一种制备高质量GaN单晶衬底的方法技术

本发明专利技术涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，本发明专利技术通过将金属镓与金属催化剂分离，使氮气优先在金属催化剂作用下解离，不但能提高熔体中氮的含量，提高源材料的利用率与GaN单晶的生长速率，同时，也有效抑制了熔体界面GaN多晶的产生，并通过微流通道阻止杂质的间入，从而得到高质量的GaN单晶材料，是一种实现高质量GaN单晶衬底量产的有效方法。

A method of preparing high quality GaN single crystal substrate

【技术实现步骤摘要】
一种制备高质量GaN单晶衬底的方法
本专利技术涉及半导体材料
，特别是涉及一种制备高质量GaN单晶衬底的方法。
技术介绍
高质量的GaN单晶衬底材料是制备GaN基蓝绿光激光器与大功率射频微波器件的必需材料。目前制备GaN单晶衬底，一般采用HVPE技术和钠流法，HVPE技术制备的GaN单晶衬底，位错密度在6次方范围，严重影响器件的性能与工作寿命；钠流法制备的GaN单晶衬底，位错密度低至4次方，且其所需的制备温度与压力适中，是最有潜力的低成本制备GaN单晶衬底的技术。在现有的钠流法制备GaN单晶技术中，一般将高纯鎵、金属钠与GaN模板(提供籽晶)放在一起，然后通入高纯氮气，在金属钠的催化下解离的游离态N与金属镓将在GaN模板上成核生长，得到GaN单晶，在这种情况下，通入的氮气很容易在熔体气液界面产生GaN多晶，导致GaN单晶的晶体质量与生长速率都受影响，同时，这种籽晶与外延生长源材料混在一起的方式，很容易导致熔体中的杂质间入外延单晶中，使得到的晶体发黄发黑，严重影响单晶材料的晶体质量与使用。鉴于上述技术问题，有必要提供一款新的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：将GaN复合衬底与金属催化剂源材料一起置于高压反应釜内的坩埚底部，再于高压反应釜内设置一隔板，使隔板位于坩埚底部上方，将GaN粉末置于隔板上，接着密封高压反应釜，并通入高纯氮气，加热高压反应釜至预定的过渡条件；/n步骤二：在过渡条件下静置一段时间，待GaN粉末在高温下分解成金属镓与氮气，氮气扩散到坩埚底部，并在金属催化剂熔体催化下解离成氮；/n步骤三：向高压反应釜内继续通入高纯氮气加压至预定生长条件，使隔板上的金属镓溶液流入到坩埚底部，开始GaN单晶生长；/n步骤四：GaN单晶生长达到目标厚度后，制得GaN单晶厚膜复...

【技术特征摘要】
1.一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将GaN复合衬底与金属催化剂源材料一起置于高压反应釜内的坩埚底部，再于高压反应釜内设置一隔板，使隔板位于坩埚底部上方，将GaN粉末置于隔板上，接着密封高压反应釜，并通入高纯氮气，加热高压反应釜至预定的过渡条件；
步骤二：在过渡条件下静置一段时间，待GaN粉末在高温下分解成金属镓与氮气，氮气扩散到坩埚底部，并在金属催化剂熔体催化下解离成氮；
步骤三：向高压反应釜内继续通入高纯氮气加压至预定生长条件，使隔板上的金属镓溶液流入到坩埚底部，开始GaN单晶生长；
步骤四：GaN单晶生长达到目标厚度后，制得GaN单晶厚膜复合衬底，取出坩埚及GaN单晶厚膜复合衬底；
步骤五：去除步骤四制得的GaN单晶厚膜复合衬底的基底，即得GaN单晶衬底。


2.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，
步骤一中的过渡条件的温度设为700～1000℃；
步骤二中的静置时间设为0.5～24h；
步骤三中的预定生长条件的温度设为700～1000℃、压力设为1～10MPa；
步骤四中，取出坩埚及GaN单晶厚膜复合衬底前，需要对高压反应釜进行降温及排气降压。


3.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述GaN复...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘南柳，王琦，姜永京，徐忱文，梁智文，张国义，
申请(专利权)人：北京大学东莞光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44