一种高质量AlN及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种AlN外延薄膜及其制备方法和应用。所述AlN外延薄膜的制备方法，包括：(1)在(0001)面蓝宝石表面溅射AlN层；(2)制作具有纳米级凹面孔洞周期排列图形的AlN；(3)完成侧向外延聚合过程；(4)继续外延生长至目标厚度，得到AlN外延薄膜。本发明专利技术通过图形化溅射AlN模板和高温侧向外延两个核心环节，获得表面原子级平整、位错密度很低的AlN外延薄膜，对实现AlGaN基深紫外高性能光电器件及产业应用具有重要意义。

A high quality AlN and its preparation methods and Applications

The invention relates to a AlN epitaxial film and a preparation method and application thereof. The preparation method of the AlN epitaxial film includes: (1) sputtering AlN layer on the surface of (0001) sapphire surface; (2) making the AlN with the periodic arrangement of the nanoscale concave cavity; (3) completing the lateral epitaxial polymerization process; (4) continue to grow to the thickness of the target, and obtain the AlN epitaxial film. The AlN epitaxial thin film with flat surface atom level and low dislocation density is obtained by a graphical sputtering AlN template and high temperature lateral epitaxy. It is of great significance for the realization of AlGaN based UV high performance optoelectronic devices and industrial applications.

【技术实现步骤摘要】
一种高质量AlN及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种(0001)面蓝宝石衬底上高质量AlN外延薄膜及其制备方法和应用，属于III族氮化物半导体制备

技术介绍
高Al组分AlGaN及其低维量子结构光电功能材料是制备固态深紫外(DUV)发光二极管(LED)不可替代的材料体系，在杀菌消毒、水与空气净化等环保领域以及大容量信息传输和存储等信息领域具有广泛应用，是当前III-族氮化物半导体最有发展潜力的领域和产业之一。低位错密度AlN的实现是高性能AlGaN基DUV-LED的关键和基础。由于目前国际上商业的AlN衬底价格昂贵、尺寸小，而且很难获得，紫外波段透光性很好的(0001)面蓝宝石衬底上异质外延AlN模板是目前的主流技术路线。然而由于晶格失配和热失配，导致这种AlN模板中往往有很高的贯穿位错密度(109-1010cm-2)。这些贯穿位错一般会延伸到器件有源区内，严重影响器件的性能提升。因而突破在蓝宝石衬底上制备低位错密度AlN的有效方法具有极为重要的意义。目前国际上常见的制备AlN外延薄膜的技术路线主要有以下几种：一是采用工艺参数调整的方法；二是采用脉冲源的方法；三是采用多层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，包括：(1)在(0001)面蓝宝石表面溅射AlN层；(2)制作具有纳米级凹面孔洞周期排列图形的AlN；(3)完成侧向外延聚合过程；(4)继续外延生长至目标厚度，得到AlN外延薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，包括：(1)在(0001)面蓝宝石表面溅射AlN层；(2)制作具有纳米级凹面孔洞周期排列图形的AlN；(3)完成侧向外延聚合过程；(4)继续外延生长至目标厚度，得到AlN外延薄膜。2.根据权利要求1所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述磁控溅射温度为300-900℃，优选550-750℃；所述AlN层的厚度范围为150-500nm，优选250-350nm。3.根据权利要求1或2所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述图形的阵列为二维长方形、正方形、菱形、六角密排阵列，优选为凹面孔洞六角周期排列图形；所述周期控制在0.5-2.5微米，优选1-1.6微米，进一步优选为1.3-1.4微米；所述台面宽度为300-500nm。4.根据权利要求1-3任一所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米级凹面孔洞周期排列图形采用图形转移技术配合干法刻蚀制备得到；所述图形转移技术选自纳米压印；所述干法刻蚀法选用电感耦合离子体或反应离子刻蚀方法。5.根据权利要求4所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，所述纳米级凹面孔洞周期排列图形的AlN由如下方法制得：步骤S1.在AlN层上沉积一层SiM，并在SiM表面涂一层压印胶，并烘干；所述SiM为SiO2或SiNx；步骤S2.以硅胶软...

【专利技术属性】
技术研发人员：许福军，沈波，解楠，王明星，孙元浩，刘百银，王新强，秦志新，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11