一种在任意自支撑衬底上生长单晶氮化镓薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种在任意自支撑衬底上生长单晶氮化镓薄膜的方法，首先在任意自支撑衬底上沉积氮化物层，然后将单晶六方结构二维材料(如石墨烯)转移至氮化物层上，形成氮化物和六方结构二维材料复合缓冲层，然后进行AlN的成核以及GaN的外延生长，形成大面积连续GaN单晶薄膜。该方法基于氮化物和六方结构二维材料复合缓冲层，无需利用单晶同质强极性AlN或GaN衬底，也无需对二维材料表面进行破坏性处理形成悬挂键，工艺简单，可重复性好，实现了在任意自支撑衬底上生长单晶GaN薄膜，可用于制作GaN基大功率器件和柔性器件。

【技术实现步骤摘要】
一种在任意自支撑衬底上生长单晶氮化镓薄膜的方法
本专利技术属于半导体
，涉及在任意自支撑衬底上生长单晶氮化镓薄膜的方法。
技术介绍
作为第三代半导体的III族氮化物，包括AlN、GaN和InN及其三元和四元合金，因其优异的光学性能和电学性能，特别是其三元合金的禁带宽度从AlN的6.1eV到InN的0.64eV连续可调，相应的带边发光波长覆盖范围由深紫外的200nm到红外的1.8μm，这些特性使得其在发光二极管(LED)、激光器(LD)和探测器(PD)等方面具有广泛的应用。GaN材料为直接带隙半导体且禁带宽度大，填补了蓝绿光波段的空白，带动了半导体照明产业的快速发展。同时，GaN材料具有高击穿电场、高饱和电子漂移速度以及良好的化学稳定性和强抗辐照能力等优异的性能，使其满足现代电子技术对高温、高频、高功率和抗辐射性能的要求。GaN基器件在改进能效、提高功率密度和减小器件尺寸方面具有明显优势，在微波射频领域和功率电子器件领域具有广阔的应用前景。传统的异质外延衬底，如蓝宝石、硅和碳化硅等在器件散热和转移等方面存在严重问题，导致大功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在任意自支撑衬底上生长单晶氮化镓薄膜的方法，包括以下步骤：/n1)在任意自支撑衬底上进行氮化物沉积；/n2)将单晶六方结构二维材料转移至沉积有氮化物的衬底上；/n3)在单晶六方结构二维材料上生长AlN成核层；/n4)在AlN成核层上继续外延生长氮化镓单晶薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种在任意自支撑衬底上生长单晶氮化镓薄膜的方法，包括以下步骤：
1)在任意自支撑衬底上进行氮化物沉积；
2)将单晶六方结构二维材料转移至沉积有氮化物的衬底上；
3)在单晶六方结构二维材料上生长AlN成核层；
4)在AlN成核层上继续外延生长氮化镓单晶薄膜。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任意自支撑衬底选自石英、金刚石、硅、蓝宝石衬底。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述氮化物为BN、AlN或GaN。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)采用金属有机化合物气相沉积法或者物理气相沉积法沉积氮化物，生长温度为500-900℃，沉积的氮化物的厚度为10-300nm。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述单晶六方结构二维材料选自单晶石墨烯、单晶MoS2、单晶BN。


6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中转移1-3层单晶六方结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学林，沈波，刘丹烁，沈剑飞，蔡子东，陈正昊，马骋，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11