一种氮化镓薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓薄膜及其制备方法，其中，所述氮化镓薄膜的制备方法包括步骤：将镓盐溶液与胺类化合物混合，制备氮化镓前驱物溶液；将所述氮化镓前驱物溶液制成薄膜，在第一温度条件下对所述薄膜进行退火处理；在氨气氛围下将所述薄膜加热至第二温度，所述第二温度大于第一温度，制得所述氮化镓薄膜。本发明专利技术提供的氮化镓薄膜的制备方法对温度条件(温度不大于300℃)的要求较低，其操作简单，且制得的氮化镓薄膜均一性好，导电性能较佳。导电性能较佳。导电性能较佳。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体薄膜领域，尤其涉及一种氮化镓薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)薄膜是直接带隙宽禁带半导体材料，其具有1.9-6.2eV之间连续可变的直接带隙，由于其还具有优异的物理、化学稳定性、高饱和电子漂移速度、高击穿场强和高热导率等优越性能，这使得氮化镓薄膜材料在短波长半导体光电子器件和高频、高压、高温微电子器件制备等方面具有重要的应用。比如，用于制造蓝、紫、紫外波段发光器件、探测器件、高温、高频、高场大功率器件，场发射器件，抗辐射器件以及压电器件等。
[0003]氮化镓薄膜的生长有很多种方法，常见的有金属有机物气相外延法、高温高压合成体GaN单晶法、分子束外延法、升华法以及氢化物气相外延法等。由于现有的这些方法均采用氨气作为反应气体，这导致氮化镓薄膜的制备需要很高的温度，通常大于800摄氏度，且制得的薄膜均一性较差，不能很好地应用于显示器件中。
[0004]因此，现有技术还有待于改进。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种氮化镓薄膜及其制备方法，旨在解决由于现有氮化镓薄膜的制备温度过高，以及制得的氮化镓薄膜均一性差的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种氮化镓薄膜的制备方法，其中，包括步骤：
[0008]提供一种镓盐溶液；
[0009]将所述镓盐溶液与胺类化合物混合，制备氮化镓前驱物溶液；
[0010]将所述氮化镓前驱物溶液制成薄膜，在第一温度条件下对所述薄膜进行退火处理；
[0011]在氨气氛围下将所述薄膜加热至第二温度，所述第二温度大于第一温度，制得所述氮化镓薄膜。
[0012]一种氮化镓薄膜，其中，采用本专利技术氮化镓薄膜的制备方法制得。
[0013]有益效果：本专利技术提供的氮化镓薄膜的制备方法对温度条件(温度不大于300℃)的要求较低，其操作简单，且制得的氮化镓薄膜均一性好，导电性能较佳。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例提供的氮化镓薄膜的制备流程图。
具体实施方式
[0015]本专利技术提供一种氮化镓薄膜及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果
更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]请参阅图1，本专利技术一实施例提供了一种氮化镓薄膜制备的流程图，如图所示，其包括以下步骤：
[0017]S10、提供一种镓盐溶液；
[0018]S20、将所述镓盐溶液与胺类化合物混合，制备氮化镓前驱物溶液；
[0019]S30、将所述氮化镓前驱物溶液制成薄膜，在第一温度条件下对所述薄膜进行退火处理；
[0020]S40、在氨气氛围下将所述薄膜加热至第二温度，所述第二温度大于第一温度，制得所述氮化镓薄膜。
[0021]本实施例首先将预先制备的氮化镓前驱物溶液制备成薄膜，然后以第一温度对所述薄膜进行退火处理后，最后在氨气氛围下以第二温度对所述薄膜进行加热处理，使所述薄膜中的氮化镓前驱物反应生成氮化镓，从而制得氮化镓薄膜。本实施例提供的氮化镓薄膜制备方法简单易操作，且实验条件易实现，制得的氮化镓具有均一性好、导向性能较强的特点。
[0022]在一些实施方式中，所述镓盐溶液的制备包括以下步骤：将镓盐溶解在酸液中，制得镓盐初始液；向所述镓盐初始液中加入醇类溶剂并进行减压蒸馏处理，制得镓盐溶液。在本实施例中，由于镓盐易溶于酸性溶液中，本实施例将所述镓盐溶解在酸液中，制得镓盐初始液；为去除镓盐初始液中的水分，向所述镓盐初始液中加入醇类溶剂并进行减压蒸馏处理，使得所述醇类溶剂在蒸发过程中带走所述镓盐初始液中的水分，从而制得不含水分的镓盐溶液。
[0023]在一些实施方式中，所述镓盐初始液的浓度为0.01-1mg/ml。在一些具体的实施方式中，在50-100℃的条件下将镓盐加入到酸液中，搅拌制得所述镓盐初始液。在一些具体的实施方式中，所述镓盐与酸液的质量体积比为1-10mg：10-100ml。
[0024]在一些实施方式中，所述醇类溶剂与镓盐初始液中酸液的质量体积比为1-5mg：10-100ml。
[0025]在一些实施方式中，所述镓盐选自硫酸镓、三氯化镓、硒化镓、磷酸镓、砷化镓、镓草酸、镓醋酸、三溴化镓、镓硫代硫酸钠、砷酸镓和乙酰丙酮镓中的一种或多种，但不限于此。
[0026]在一些实施方式中，所述酸液选自甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、庚酸、乙二酸、丁二酸、稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸和稀磷酸中的一种或多种，但不限于此。
[0027]在一些实施方式中，所述醇类溶剂为低沸点醇类。作为举例，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和乙二醇中的一种或多种，但不限于此。
[0028]在一些实施方式中，将所述镓盐溶液与胺类化合物按照镓盐与胺类化合物的质量比为1-10mg：3-30mg的比例混合，制备氮化镓前驱物溶液。在一些实施方式中，所述胺类化合物选自氨水、盐酸甲铵、醋酸乙铵和三乙基苄基氯化铵中的一种或多种，但不限于此。
[0029]在一些实施方式中，将所述镓盐溶液与胺类化合物混合后，再加入醇胺类化合物，搅拌混合后制得氮化镓前驱物溶液。在本实施例中，所述醇胺类化合物作为粘度剂，可提升氮化镓前驱物溶液的粘稠度，从而提高其成膜性能。
[0030]在一些实施方式中，所述醇胺类化合物选自乙胺醇和丙胺醇中的一种或两种。在一些具体的实施方式中，加入醇胺类化合物后，在常温下使用磁力搅拌器搅拌8-24h，制得所述氮化镓前驱物溶液。
[0031]在一些实施方式中，将所述氮化镓前驱液制成薄膜，在第一温度为120-150℃的条件下对所述薄膜进行退火处理。在本实施例中，将氮化镓前驱液制备成膜的方式包括涂覆、旋涂、打印等多种方式，但不限于此。
[0032]在一些具体的实施方式中，以5-10℃/min的速率升温至第一温度(120-150℃)并对所述薄膜进行退火处理。在本实施例中，通过缓慢的升温速率对所述薄膜进行退火处理，使得薄膜中的溶剂缓慢挥发掉，从而增加薄膜的均一性。
[0033]在一些实施方式中，在氨气氛围下将所述薄膜加热至250-300℃，使薄膜中的氮化镓前驱物反应生成氮化镓，即制得所述氮化镓薄膜。在本实施例中，所述薄膜在120-150℃条件下进行退火后，去除薄膜中的溶剂并对薄膜中的氮化镓前驱物进行了预热处理，接着所述薄膜中的氮化镓前驱物在升温至250-300℃时，便可逐渐生成氮化镓。在本实施例中，充入氨气是为防止发生逆反应，促使反应正向进行生成氮化镓薄膜。
[0034]在一些具体的实施方式中，在氨气气氛下，以15-25℃/min的速率升温至第二温度(250-300℃)并对所述薄膜进行热处理，使薄膜中的氮化镓前驱物反应生成氮化镓，即制得所述氮化镓薄膜。
[0035]本专利技术实施方式中制备的氮化镓为非晶态的氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓薄膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供一种镓盐溶液；将所述镓盐溶液与胺类化合物混合，制备氮化镓前驱物溶液；将所述氮化镓前驱物溶液制成薄膜，在第一温度条件下对所述薄膜进行退火处理；在氨气氛围下将所述薄膜加热至第二温度，所述第二温度大于第一温度，制得所述氮化镓薄膜。2.根据权利要求1所述氮化镓薄膜的制备方法，其特征在于，所述镓盐溶液的制备包括步骤：将镓盐溶解在酸液中，制得镓盐初始液；向所述镓盐初始液中加入醇类溶剂并进行减压蒸馏处理，制得镓盐溶液。3.根据权利要求2所述氮化镓薄膜的制备方法，其特征在于，所述镓盐选自硫酸镓、三氯化镓、硒化镓、磷酸镓、砷化镓、镓草酸、镓醋酸、三溴化镓、镓硫代硫酸钠、砷酸镓和乙酰丙酮镓中的一种或多种。4.根据权利要求2所述氮化镓薄膜的制备方法，其特征在于，所述酸液选自甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓承雨，芦子哲，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：