一种在石墨烯上生长GaN薄膜的方法技术

一种在石墨烯上生长GaN薄膜的方法，属于半导体技术领域。其首先是在衬底层上生长石墨烯层，然后利用等离子体对生长的石墨烯层表面进行预处理；之后采用MOCVD方法在石墨烯层上依次外延生长AlN缓冲层和GaN层，生长源为三甲基铝、三甲基镓和高纯氨气，生长温度为700～1300℃，生长压强为50～400mbar；从而在石墨烯上生长得到GaN薄膜。其中，AlN缓冲层采用的是两步温度生长法制备，即先低温(700～900℃)在石墨烯层上外延长低温AlN层，再升高温度(1000～1300℃)继续外延高温AlN层。本发明专利技术方法不仅可以在石墨烯上获得高密度的AlN成核岛，还可以促进高密度AlN成核岛的横向合并，从而能够为后续GaN的生长提供足够的成核位点，实现GaN薄膜的外延生长。

【技术实现步骤摘要】
一种在石墨烯上生长GaN薄膜的方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种在石墨烯上生长GaN薄膜的方法。
技术介绍
以GaN为代表的第三代半导体材料在照明、显示、能源通讯以及国防军工等领域具有重要的应用价值，已被我国列为“战略性先进电子材料”。目前，单晶GaN自支撑衬底价格昂贵，GaN基器件结构的外延生长主要是基于异质衬底，而异质外延中外延GaN材料和衬底之间不可避免地存在晶格失配和热失配，使得GaN材料及其器件中存在大量的点缺陷、线缺陷和残余应力，严重阻碍了GaN基器件性能的提升。二维材料上GaN材料的范德瓦尔斯外延为解决以上问题提供了一个新的途径。石墨烯二维材料中的C原子之间是以sp2杂化的σ共价键连接的，每个碳原子有三个共价键，表面不存在悬挂键，层与层之间通过弱的范德瓦尔斯力结合在一起。石墨烯上外延GaN不会在界面处形成强的共价键，这使得界面处氮化物材料的晶格不会像传统异质外延那样发生大的应变，GaN薄膜受到的应力会大大降低。同时，石墨烯与外延层之间弱的作用力，使得外延薄膜层可以比较容易地从衬底片剥离转移至其它柔性衬底材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在石墨烯上生长GaN薄膜的方法，其特征在于：其首先是在衬底层(1)上生长石墨烯层(2)，然后利用等离子体对生长的石墨烯层(2)表面进行预处理；之后采用MOCVD方法在石墨烯层(2)上依次外延生长AlN缓冲层(3)和GaN层(4)，生长源为三甲基铝、三甲基镓和高纯氨气，生长温度为700～1300℃，生长压强为50～400mbar；从而在石墨烯上生长得到GaN薄膜；其中，AlN缓冲层(3)采用的是两步温度生长法制备，即先于700～900℃的低温下在石墨烯层(2)上外延生长低温AlN层，再升高温度至1000～1300℃继续外延生长高温AlN层；低温AlN层和高温AlN层共同构成AlN缓冲层(...

【技术特征摘要】
1.一种在石墨烯上生长GaN薄膜的方法，其特征在于：其首先是在衬底层(1)上生长石墨烯层(2)，然后利用等离子体对生长的石墨烯层(2)表面进行预处理；之后采用MOCVD方法在石墨烯层(2)上依次外延生长AlN缓冲层(3)和GaN层(4)，生长源为三甲基铝、三甲基镓和高纯氨气，生长温度为700～1300℃，生长压强为50～400mbar；从而在石墨烯上生长得到GaN薄膜；其中，AlN缓冲层(3)采用的是两步温度生长法制备，即先于700～900℃的低温下在石墨烯层(2)上外延生长低温AlN层，再升高温度至1000～1300℃继续外延生长高温AlN层；低温AlN层和高温AlN层共同构成AlN缓冲层(3)。


2.如权利要求1所述的一种在石墨烯上生长GaN薄膜的方法，其特征在于：等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张源涛，余烨，邓高强，张宝林，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22