The invention discloses a p-type III nitride single crystal doped with Mg, a preparation method and application thereof. The preparation method includes: Mg-doped III nitride polycrystals, III nitride seed crystals in supercritical ammonia, and P-type III nitride single crystals doped with Mg are obtained at 400-750 C and 150 MPa-600 Mpa. The method of the invention uses doped polycrystalline material as raw material, after dissolving the polycrystalline material under the action of mineralizer, doped Mg forms complexes with amino group and III elements such as B, Al, Ga, In. Due to the existence of different temperature zones and different saturation concentration in different temperature zones, the complexes are transported to seed crystals and precipitated under the drive of concentration gradient. Crystallization, the growth condition of ammonia thermal method is near thermodynamic equilibrium, the temperature gradient between crystal growth interface and solution is close to zero, cracks are not easy to occur during the growth process, and bulk single crystals with low dislocation density can be grown.
【技术实现步骤摘要】
掺杂Mg的p型III族氮化物单晶及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种p型III族氮化物单晶,特别涉及一种掺杂Mg的p型III族氮化物单晶及其制备方法和应用,属于半导体器件领域。
技术介绍
III族氮化物(III族氮化物,GaN,AIN,InN及其合金)是化合物半导体,具有宽的禁带和直接跃迁型带隙结构,是光电器件及功率器件的理想衬底。Mg掺杂到GaN晶体中可以得到p型GaN,p型半导体材料是制造高性能的LED和激光二极管(LD)的前提,所以p型掺杂GaN及其他III族氮化物半导体材料的实现对光电子器件发展具有巨大推动作用。现有的Mg掺杂生长的方法多为MOCVD等外延方法,技术存在诸多问题:空穴浓度较低,晶体质量不高,表面形貌变差等。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种掺杂Mg的p型III族氮化物单晶及其制备方法和应用。为实现前述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案包括:本专利技术提供了一种掺杂Mg的p型III族氮化物单晶的制备方法,包括:以掺杂Mg的III族氮化物多晶和III族氮化物籽晶作为原料,采用氨热法制备III族氮化物单晶。进一步的,所述方法包括:掺杂Mg的III族氮化物多晶、III族氮化物籽晶在超临界态的氨中,以及150MPa~600Mpa的条件下获得所述掺杂Mg的p型III族氮化物单晶。在一些较为具体的实施方案中,所述方法包括:将掺杂Mg的III族氮化物多晶和矿化剂置于所述高压反应装置原料区,将III族氮化物籽晶置于所述高压反应装置的生长区;向所述高压反应装置内充填液氨,加热所述高压反应装置使所述液氨形成超临界态的氨,并 ...
【技术保护点】
1.一种掺杂Mg的p型III族氮化物单晶的制备方法,其特征在于包括:以掺杂Mg的III族氮化物多晶和III族氮化物籽晶作为原料,采用氨热法制备III族氮化物单晶。
【技术特征摘要】
1.一种掺杂Mg的p型III族氮化物单晶的制备方法,其特征在于包括:以掺杂Mg的III族氮化物多晶和III族氮化物籽晶作为原料,采用氨热法制备III族氮化物单晶。2.根据权利要求1所述掺杂Mg的p型III族氮化物单晶的制备方法,其特征在于包括:掺杂Mg的III族氮化物多晶、III族氮化物籽晶在超临界态的氨中,以及150MPa~600Mpa的条件下获得所述掺杂Mg的p型III族氮化物单晶。3.根据权利要求2所述掺杂Mg的p型III族氮化物单晶的制备方法,其特征在于包括:将掺杂Mg的III族氮化物多晶和矿化剂置于所述高压反应装置原料区,将III族氮化物籽晶置于所述高压反应装置的生长区;向所述高压反应装置内充填液氨,加热所述高压反应装置使所述液氨形成超临界态的氨,并在所述高压反应装置的原料区和生长区形成温度梯度,于150MPa~600Mpa的生长压力下生长14~100天,获得所述掺杂Mg的p型III族氮化物单晶;优选的,在负的温度溶解度系数的矿化剂体系中,所述高压反应装置原料区的温度为450~550℃,生长...
【专利技术属性】
技术研发人员:李腾坤,任国强,苏旭军,高晓冬,刘宗亮,王建峰,徐科,
申请(专利权)人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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