一种柔性聚酰亚胺衬底上的氮化镓基薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于Ⅲ族氮化物薄膜和器件制造领域，提供了一种柔性聚酰亚胺衬底上的氮化镓基薄膜及其制备方法，具体是以聚酰亚胺为衬底，首先使用ECR‑PEMOCVD方法在聚酰亚胺衬底上依次制备第一氧化硅层、氮化硅层和第二氧化硅层，接着使用磁控溅射方法在第二氧化硅层上制备Ni层，然后使用ECR‑PEMOCVD方法在Ni层与第二氧化硅层的界面上制备石墨烯层，再使用湿法腐蚀方法去除Ni层，最后使用ECR‑PEMOCVD方法在石墨烯层上依次制备AlxGayIn1‑x‑yN缓冲层和外延层。所制备的AlxGayIn1‑x‑yN薄膜可用于制备InGaN太阳能电池、AlGaN紫外探测器和GaN薄膜晶体管等柔性器件。

Gallium nitride based film on flexible polyimide substrate and preparation method thereof

The invention belongs to the group III nitride thin film and device manufacturing field, provides a flexible polyimide substrate of gallium nitride film and a preparation method thereof, in particular to polyimide as substrate, first using the ECR PEMOCVD method in the preparation of first silicon oxide layer and a silicon nitride layer and a silicon dioxide layer on polyimide substrate, then use prepared by magnetron sputtering Ni layer in the silicon dioxide layer, and then use the ECR PEMOCVD method for preparing graphene layer in the Ni layer and the second silicon oxide layer on the interface, and then use the wet etching method to remove the Ni layer, and finally use the ECR PEMOCVD method in the preparation of AlxGayIn1 x yN buffer layer and epitaxial layer on graphene layer. The AlxGayIn1 x yN films can be used for the preparation of InGaN solar cells, AlGaN UV detector and GaN thin film transistor flexible devices etc..

【技术实现步骤摘要】
一种柔性聚酰亚胺衬底上的氮化镓基薄膜及其制备方法
本专利技术属于Ⅲ族氮化物薄膜和器件制造领域，特别涉及聚酰亚胺衬底上的氮化镓基薄膜及其制备方法，具体是以聚酰亚胺(Polyimide，PI)为衬底，首先使用电子回旋共振-等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)方法在聚酰亚胺衬底上依次制备第一氧化硅层、氮化硅层、第二氧化硅层，接着使用磁控溅射方法在第二氧化硅层上制备Ni层，然后使用ECR-PEMOCVD方法在Ni层与第二氧化硅层的界面上制备石墨烯层，再使用湿法腐蚀方法去除Ni层，最后使用ECR-PEMOCVD方法在石墨烯层上依次制备AlxGayIn1-x-yN缓冲层和AlxGayIn1-x-yN外延层。
技术介绍
氮化镓基薄膜(AlxGayIn1-x-yN，包括氮化铝AlN、氮化镓GaN、氮化铟InN及其固溶体)可广泛用于制造高效率的蓝绿光半导体发光二极管、半导体激光器、高效率太阳能电池及高电子迁移率晶体管等电子器件。通过调节AlxGayIn1-x-yN的组分可获得从0.7eV(InN)一直到6.2eV(AlN)的连续可调直接带隙，即采用单一体系的Ⅲ族氮化物半导体材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性聚酰亚胺衬底上的氮化镓基薄膜，其特征在于，采用聚酰亚胺作为衬底，聚酰亚胺衬底(1)的表面上依次为第一氧化硅层(2)、氮化硅层(3)、第二氧化硅层(4)、石墨烯层(5)、AlxGayIn1‑x‑yN缓冲层(6)和AlxGayIn1‑x‑yN外延层(7)；所述的聚酰亚胺衬底(1)的厚度为10～275μm；所述的第一氧化硅层(2)的厚度为100～400nm；所述的氮化硅层(3)的厚度为50～150nm；所述的第二氧化硅层(4)的厚度为50～200mm；所述的石墨烯层(5)的厚度为0.335～2.01nm；所述的AlxGayIn1‑x‑yN缓冲层(6)的厚度为10～200nm，AlxGayIn...

【技术特征摘要】
1.一种柔性聚酰亚胺衬底上的氮化镓基薄膜，其特征在于，采用聚酰亚胺作为衬底，聚酰亚胺衬底(1)的表面上依次为第一氧化硅层(2)、氮化硅层(3)、第二氧化硅层(4)、石墨烯层(5)、AlxGayIn1-x-yN缓冲层(6)和AlxGayIn1-x-yN外延层(7)；所述的聚酰亚胺衬底(1)的厚度为10～275μm；所述的第一氧化硅层(2)的厚度为100～400nm；所述的氮化硅层(3)的厚度为50～150nm；所述的第二氧化硅层(4)的厚度为50～200mm；所述的石墨烯层(5)的厚度为0.335～2.01nm；所述的AlxGayIn1-x-yN缓冲层(6)的厚度为10～200nm，AlxGayIn1-x-yN缓冲层(6)的组分值控制为：0≤x≤0.4、0≤y≤1、0≤1-x-y≤1；所述的AlxGayIn1-x-yN外延层(7)的厚度为0.3～3μm，AlxGayIn1-x-yN外延层(7)的组分值控制为：0≤x≤0.4、0≤y≤1、0≤1-x-y≤1。2.一种权利要求1所述的柔性聚酰亚胺衬底上的氮化镓基薄膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤a.ECR-PEMOCVD方法制备第一氧化硅层(2)：将经清洗并干燥预处理的聚酰亚胺衬底(1)从ECR-PEMOCVD设备的手套箱传送至装样室，再从装样室传送至真空反应室内的料台上，当真空反应室的本底气压抽至5×10-4～1×10-5Pa后，把料台温度加热至室温～500℃，当料台温度稳定后，通过放电气体供气管路向石英杯放电室中通入氧气、氩气的混合气体，其中氧气流量为40～200sccm，氩气流量为10～100sccm，使真空反应室的气压控制为0.1～5Pa，当真空反应室的气压稳定后，把微波电源功率设定为300～1000W，开启微波放电，当微波放电稳定后，再通过气相金属有机物供气管路向真空反应室中通入硅烷，使硅烷的摩尔流量为3×10-4～2×10-3mol/min，开始使用ECR-PEMOCVD方法在聚酰亚胺衬底(1)上制备第一氧化硅层(2)，微波放电时间为10～120min，使第一氧化硅层(2)的厚度控制为100～400nm；步骤b.ECR-PEMOCVD方法制备氮化硅层(3)：将ECR-PEMOCVD真空反应室的本底气压抽至5×10-4～1×10-5Pa后，把料台温度加热至室温～500℃，当料台温度稳定后，通过放电气体供气管路向石英杯放电室中通入氮气、氨气、氢气的混合气体，其中氮气流量为0～200sccm，氨气流量为0～200sccm，氢气流量为0～100sccm，使真空反应室的气压控制为0.1～5Pa，当真空反应室的气压稳定后，把微波电源功率设定为300～1000W，开启微波放电，当微波放电稳定后，再通过气相金属有机物供气管路向真空反应室中通入硅烷，使硅烷的摩尔流量为2×10-4～1.5×10-3mol/min，开始使用ECR-PEMOCVD方法在第一氧化硅层(2)上制备氮化硅层(3)，微波放电时间为10～90min，使氮化硅层(3)的厚度控制为50～150nm；步骤c.ECR-PEMOCVD方法制备第二氧化硅层(4)：将ECR-PEMOCVD真空反应室的本底气压抽至5×10-4～1×10-5Pa后，把料台温度加热至200～500℃，当料台温度稳定后，通过放电气体供气管路向石英杯放电室中通入氧气、氩气的混合气体，其中氧气流量为40～200sccm，氩气流量为10～100sccm，使真空反应室的气压控制为0.1～5Pa，当真空反应室的气压稳定后，把微波电源功率设定为300～1000W，开启微波放电，当微波放电稳定后，再通过气相金属有机物供气管路向真空反应室中通入硅烷，使硅烷的摩尔流量为3×10-4～2×10-3mol/min，开始使用ECR-PEMOCVD方法在氮化硅层(3)上制备第二氧化硅层(4)，微波放电时间为5～60min，使第二氧化硅层(4)的厚度控制为50～200nm；步骤d.磁控溅射方法制备Ni层：靶材采用Ni靶，且Ni靶采用强磁磁控靶，将沉积有第二氧化硅层(4)的聚酰亚胺衬底(1)布置在磁控溅射设备镀膜室内的料台上，当磁控溅射设备镀膜室的本底气压被抽至1×10-4～5×10-4Pa，把料台加热至100...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦福文，马春雨，白亦真，王德君，林国强，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21