一种AlInN纳米微结构及其制备方法技术

一种AlInN纳米微结构及其制备方法，在低温、高压和大氨气流量环境下，在衬底上生长预铺层，降低气压和氨气流量，升高温度，升温过程中在预铺层上生长升温保护层，在高温、低压和小氨气流量环境下，在升温保护层上生长AlInN纳米微结构层，升高气压和氨气流量，在保护环境下降温，获得呈蜂窝状结构的AlInN纳米微结构。本发明专利技术制备的一种AlInN纳米微结构具有蜂窝状结构，使其应用到LED上可提高晶体质量和出光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种AlInN纳米微结构及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种AlInN纳米微结构及其制备方法。
技术介绍
AlN的带隙宽度为6.2eV，InN的带隙宽度为0.7eV，所以AlInN的带隙宽度具有很大的可调范围。如果作为氮化物半导体光电子器件的有源层，其发光波长可以覆盖从红外到紫外的范围。此外，AlInN的晶格常数同样也有很大的可调范围，使它能够与其他的外延层有很好的晶格匹配，如AlInN/GaN、AlInN/InGaN和AlInN/AlGaN，尤其可以制作与GaN晶格匹配的异质结构，这样可以减少由于晶格失配带来的缺陷或者裂纹。以上优势使AlInN在光电器件以及高电子迁移率晶体管等电子器件上有着广泛的应用。现有的AlInN主要是三维岛状结构，也可以生长成比较平整的表面。AlN与InN之间键长和键能差别较大，二者几乎不互溶，AlN和InN材料的生长条件为III族氮化物材料生长条件的两个极端，导致AlInN的生长窗口较窄，从而容易发生相分离。
技术实现思路
本专利技术提供一种AlInN纳米微结构及其制备方法，具有蜂窝状结构，使其应用到LED上可提高晶体质量和出光效率。为了达到上述目的，本专利技术提供一种AlInN纳米微结构，包含：衬底；预铺层，其生长在衬底上；升温保护层，其生长在预铺层上；AlInN纳米微结构层，其生长在升温保护层上，呈蜂窝状结构。所述的衬底采用蓝宝石、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、Si、SiC中的任意一种或任意几种组合的复合衬底。所述的预铺层的化学材料为AlInN，厚度为10～30nm。所述的升温保护层的化学材料为AlInN，厚度为5～30nm。所述的AlInN纳米微结构层的微孔大小为50～200nm，微孔密度5E8/cm2～8E9/cm2，微孔深度50～150nm。本专利技术还提供一种AlInN纳米微结构的制备方法，包含以下步骤：步骤S1、在低温、高压和大氨气流量环境下，在衬底上生长预铺层；步骤S2、降低气压和氨气流量，升高温度，升温过程中在预铺层上生长升温保护层；步骤S3、在高温、低压和小氨气流量环境下，在升温保护层上生长AlInN纳米微结构层；步骤S4、升高气压和氨气流量，在保护环境下降温。所述的步骤S1中，在衬底上生长预铺层的方法包含以下步骤：步骤S1.1、在低温、高压和大氨气流量环境下通入TMIn气体，使衬底表面为富In状态；其中，预铺层生长温度为450～600℃，反应腔压力为400～600Torr，氨气流量为40～80slm，TMIn气体流量为50～200sccm，预铺层生长厚度为10～30nm；步骤S1.2、在预铺层生长结束后，通入氯化物对预铺层进行后处理，去除生成的金属In；其中，氯化物是氯化氢、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳中的任意一种或任意几种的混合物，氯化物的量为5～20μmol。所述的步骤S2中，生长温度从450～600℃上升到650～800℃，升温时间持续3～6分钟，生长压力从400～600Torr下降到50～200Torr，氨气流量从40～80slm下降到20～50slm；在升温过程中，持续通入TMIn、TMAl和氨气，并间断通入氯化物2～10μmol，防止金属In的形成；其中，TMIn流量为50～200sccm，TMAl流量为10～40sccm，通入氯化物的时间比例为0.02～0.1。所述的步骤S3中，AlInN纳米微结构层的生长温度为650～800℃，生长压力为50～200Torr，氨气流量为20～50slm；在AlInN纳米微结构层的生长过程中，持续通入TMIn和氨气，并交替通入TMAl和氯化物；其中，TMIn流量为200～500sccm，TMAl流量为20～80sccm，通入氯化物和TMAl的时间比例为0.05～0.15，通入氯化物的量为5～15μmol。所述的步骤S4中，在保护环境下降温的方法包含以下步骤：步骤S4.1、升高气压和氨气流量，在氨气和氮气混合环境下将温度从AlInN纳米微结构层的生长温度降到250℃；反应室压力从50～200Torr升高至300～500Torr，氨气流量从20～50slm升高至30～80slm，氮气流量为80～150slm，降温时间持续8～15分钟；步骤S4.2、降低气压，在纯氮气环境下从温度250℃直至制程结束；反应室压力从300～500Torr下降到100～150Torr，氮气流量为80～150slm。本专利技术制备的一种AlInN纳米微结构具有蜂窝状结构，使其应用到LED上可提高晶体质量和出光效率。附图说明图1是本专利技术提供的一种AlInN纳米微结构的示意图。图2是本专利技术提供的一种AlInN纳米微结构的制备方法的流程图。图3是AlInN纳米微结构层的示意图。具体实施方式以下根据图1～图3，具体说明本专利技术的较佳实施例。如图1所示，本专利技术提供一种AlInN纳米微结构，包含：衬底101；预铺层102，其生长在衬底101上；升温保护层103，其生长在预铺层102上；AlInN纳米微结构层104，其生长在升温保护层103上，呈蜂窝状结构。所述的衬底101可以采用蓝宝石、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、Si、SiC中的任意一种或任意几种组合的复合衬底。所述的预铺层102的化学材料为AlInN，厚度为10～30nm。所述的升温保护层103的化学材料为AlInN，厚度为5～30nm。所述的AlInN纳米微结构层104的微孔大小为50～200nm，微孔密度5E8/cm2～8E9/cm2，微孔深度50～150nm。如图2所示，本专利技术提供一种AlInN纳米微结构的制备方法，包含以下步骤：步骤S1、在低温、高压和大氨气流量环境下，在衬底上生长预铺层；步骤S2、降低气压和氨气流量，升高温度，升温过程中在预铺层上生长升温保护层；步骤S3、在高温、低压和小氨气流量环境下，在升温保护层上生长AlInN纳米微结构层；步骤S4、升高气压和氨气流量，在保护环境下降温。所述的步骤S1中，在衬底上生长预铺层的方法包含以下步骤：步骤S1.1、在低温、高压和大氨气流量环境下通入TMIn气体，使衬底表面为富In状态；其中，预铺层生长温度为450～600℃，反应腔压力为400～600Torr，氨气流量为40～80slm，TMIn气体流量为50～200sccm，预铺层生长厚度约为10～30nm；步骤S1.2、在预铺层生长结束后，通入氯化物对预铺层进行后处理，去除生成的金属In；其中，氯化物是氯化氢、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等中的任意一种或任意几种的混合物，氯化物的量为5～20μmol。所述的步骤S2中，生长温度从450～600℃上升到650～800℃，升温时间持续3～6分钟，生长压力从400～600Torr下降到50～200Torr，氨气流量从40～80slm下降到20～50slm。在升温过程中，持续通入TMIn、TMAl和氨气，并间断通入氯化物2～10μmol，防止金属In的形成。其中，TMIn流量为50～200sccm，TMAl流量为10～40sccm，通入氯化物的时间比例为0.02～0.1。所述的步骤S3中，AlInN纳米微结构层的生长温度为650～800℃，生长压力为50～200Torr，氨气流量为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AlInN纳米微结构，其特征在于，包含：衬底；预铺层，其生长在衬底上；升温保护层，其生长在预铺层上；AlInN纳米微结构层，其生长在升温保护层上，呈蜂窝状结构。

【技术特征摘要】
1.一种AlInN纳米微结构，其特征在于，包含：衬底；预铺层，其生长在衬底上；升温保护层，其生长在预铺层上；AlInN纳米微结构层，其生长在升温保护层上，呈蜂窝状结构。2.如权利要求1所述的AlInN纳米微结构，其特征在于，所述的衬底采用蓝宝石、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlInGaN、Si、SiC中的任意一种或任意几种组合的复合衬底。3.如权利要求1所述的AlInN纳米微结构，其特征在于，所述的预铺层的化学材料为AlInN，厚度为10～30nm。4.如权利要求1所述的AlInN纳米微结构，其特征在于，所述的升温保护层的化学材料为AlInN，厚度为5～30nm。5.如权利要求1所述的AlInN纳米微结构，其特征在于，所述的AlInN纳米微结构层的微孔大小为50～200nm，微孔密度5E8/cm2～8E9/cm2，微孔深度50～150nm。6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的AlInN纳米微结构的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1、在低温、高压和大氨气流量环境下，在衬底上生长预铺层；步骤S2、降低气压和氨气流量，升高温度，升温过程中在预铺层上生长升温保护层；步骤S3、在高温、低压和小氨气流量环境下，在升温保护层上生长AlInN纳米微结构层；步骤S4、升高气压和氨气流量，在保护环境下降温。7.如权利要求6所述的AlInN纳米微结构的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中，在衬底上生长预铺层的方法包含以下步骤：步骤S1.1、在低温、高压和大氨气流量环境下通入TMIn气体，使衬底表面为富In状态；其中，预铺层生长温度为450～600℃，反应腔压力为400～600Torr，氨气流量为40～80slm，TMIn气体流量为50～200sccm，预铺层生长厚度为10～30nm；步骤S1.2、在预铺层生长结束后，通入氯化物对预铺层进行后处理，去除生成的金属In；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢国军，马后永，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31