一种自分离制备GaN单晶衬底的方法技术

本发明专利技术涉及一种自分离制备GaN单晶衬底的方法，其在GaN复合衬底的异质衬底上制造穿孔，将带有穿孔的GaN复合衬底浸没在金属镓与金属助溶剂的混合溶液中、并采用液相外延工艺生长得到GaN厚膜材料，生长过程中，金属助溶剂通过异质衬底的穿孔与GaN外延层界面层接触，一方面通过所述穿孔孔洞腐蚀与异质衬底相连的GaN外延层界面层，促使生长形成的GaN厚膜材料与异质衬底缓慢自分离，得到高质量和大尺寸的GaN单晶衬底，另一方面，金属助溶剂与氮形成中间体，该中间体为金属镓提供氮元素而促使GaN单晶生长，应用于钠流法技术制备时，改善钠流法制备技术中氮的溶解度低及不均匀的问题，提高GaN单晶的晶体质量与生长速率。

【技术实现步骤摘要】
一种自分离制备GaN单晶衬底的方法
本专利技术涉及半导体光电材料制备
，特别是涉及一种自分离制备GaN单晶衬底的方法。
技术介绍
作为重要的直接带隙宽禁带半导体材料，GaN基III-V族氮化物在发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和紫外光探测器等光电子器件，以及微波、电力电子等微电子功率器件领域中有着广泛的应用前景。目前的GaN单晶衬底的制备方法一般以蓝宝石衬底、SiC、Si等为异质衬底材料制成复合衬底，再通过该复合衬底进行异质外延得到GaN厚膜材料，然后采用激光剥离技术或自分离技术去除异质衬底而获得GaN单晶衬底，但异质衬底与GaN材料间存在晶格与热胀参数的失配往往使GaN厚膜存在较大的残余应力，在激光剥离时受到GaN分解产生的冲击力而容易出现碎裂的问题，影响产品的良率与制造成本；而现有技术也有存在有如中国专利技术专利申请说明书CN201710691390.5提出的一种采用在异质衬底上制备GaN/氧化镓纳米柱阵列缓冲层，生长GaN厚膜后采用化学方法腐蚀缓冲层，从而去除异质衬底获得GaN单晶衬底的方法，但这种方法存在纳米柱的均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自分离制备GaN单晶衬底的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，在异质衬底上制备GaN外延层，以获得GaN复合衬底；/nS2，在上述GaN复合衬底的异质衬底上穿孔，所述穿孔连接至GaN外延层；/nS3，将步骤S2中有穿孔的GaN复合衬底置于装有金属镓与金属助溶剂混合溶液的坩埚中，坩埚置于高压反应釜内；/nS4，在步骤S3中的高压反应釜内通入高纯氮气，调整高压反应釜内温度和压强，采用外延生长工艺生长GaN厚膜材料，金属助溶剂通过所述穿孔与GaN外延层接触，异质衬底和GaN厚膜材料自分离，最终得到GaN单晶衬底。/n

【技术特征摘要】
1.一种自分离制备GaN单晶衬底的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在异质衬底上制备GaN外延层，以获得GaN复合衬底；
S2，在上述GaN复合衬底的异质衬底上穿孔，所述穿孔连接至GaN外延层；
S3，将步骤S2中有穿孔的GaN复合衬底置于装有金属镓与金属助溶剂混合溶液的坩埚中，坩埚置于高压反应釜内；
S4，在步骤S3中的高压反应釜内通入高纯氮气，调整高压反应釜内温度和压强，采用外延生长工艺生长GaN厚膜材料，金属助溶剂通过所述穿孔与GaN外延层接触，异质衬底和GaN厚膜材料自分离，最终得到GaN单晶衬底。


2.根据权利要求1所述的一种自分离制备GaN单晶衬底的方法，其特征在于，在步骤S2的异质衬底上穿孔的步骤中，所述穿孔的深度需穿透异质衬底直至GaN外延层。


3.根据权利要求1所述的一种自分离制备GaN单晶衬底的方法，其特征在于，在步骤S2的异质衬底上穿孔的步骤中，可采用激光辐射穿孔和机械化学穿孔的一种或多种的组合。


4.根据权利要求1所述的一种自分离制备GaN单晶衬底的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘南柳，王琦，姜永京，徐忱文，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