基于ｍ面Ａｌ２Ｏ３衬底上半极性ＧａＮ的生长方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ｍ面Ａｌ２Ｏ３衬底的半极性ＧａＮ薄膜的生长方法，主要解决常规半极性材料生长中材料质量、表面形貌较差的问题。其生长步骤是：（１）将ｍ面Ａｌ２Ｏ２衬底置于ＭＯＣＶＤ反应室中，并向反应室通入氢气与氨气的混合气体，对衬底进行热处理；（２）在ｍ面Ａｌ２Ｏ３衬底上生长厚度为２０－２００ｎｍ，温度为５００－６５０℃的低温ＡｌＮ层；（３）在所述低温ＡｌＮ层之上生长厚度为５０－２００ｎｍ，温度为１０００－１１５０℃的高温ＡｌＮ层；（４）在所述高温ＡｌＮ层之上生长厚度为５０－５００ｎｍ，温度为１０００－１１５０℃的高温ＡｌＧａＮ层；（５）在所述高温ＡｌＧａＮ层之上生长高Ｖ－ＩＩＩ比，厚度为５０－１０００ｎｍ，温度为１０００－１１５０℃的半极性ＧａＮ层；（６）在所述高Ｖ－ＩＩＩ比半极性ＧａＮ层之上生长低Ｖ－ＩＩＩ比，厚度为１０００－１００００ｎｍ，温度为１０００－１１５０℃的半极性ＧａＮ层。本发明专利技术具有工艺简单，低缺陷的优点，用于制作半极性ＧａＮ发光二极管和激光器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，涉及半导体材料的生长方法，特别是一种m面Al2O3 衬底上半极性GaN半导体材料的外延生长方法，可用于制作半极性GaN基的半导体器件。
技术介绍
氮化镓以及III-V族氮化物在光电子和微电子领域都取得了巨大的进展，这种材料可以在高温和比较恶劣的环境下工作，具有广阔的应用前景，是目前研究的热点。常规的 氮化镓是在极性面c面上生长的，GaN基器件的出色性能主要因为AlGaN/GaN异质结界面 存在着高密度和高迁移率的二维电子气(2DEG)，这层2DEG是由于异质结中较大的导带不 连续性以及较强的极化效应产生的。但是这种极化效应在光电器件当中是有较大危害的， 由于极化引起的内建电场的存在使能带弯曲、倾斜，能级位置发生变化，强大的极化电场还 会使正负载流子在空间上分离，电子与空穴波函数的交迭变小，使材料的发光效率大大的 降低。为了减小极化电场对量子阱发光效率的影响，生长的非极性和半极性面氮化镓成为 研究的重点。但是，由于非极性面和半极性面氮化镓和衬底之间存在较大的晶格失配和热 失配，生长的材料较差。生长高质量GaN薄膜是制作上述器件的关键。为了减少缺陷，生长高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ｍ面Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］衬底的半极性ＧａＮ薄膜生长方法，包括如下步骤：将ｍ面Ａｌ↓［２］Ｏ↓［２］衬底置于金属有机物化学气相淀积ＭＯＣＶＤ反应室中，并向反应室通入氢气或氢气与氨气的混合气体，对衬底基片进行热处理，反应室的真空度小于２×１０↑［－２］Ｔｏｒｒ，衬底加热温度为９００－１２００℃，时间为５－１０ｍｉｎ，反应室压力为２０－７６０Ｔｏｒｒ；在ｍ面Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］衬底上生长厚度为２０－２００ｎｍ，温度为５００－６５０℃的低温ＡｌＮ层；在所述低温ＡｌＮ层之上生长厚度为５０－２００ｎｍ，温度为１０００－１１５０℃的高温ＡｌＮ层；在所述高温ＡｌＮ层之上生长厚度为５０－５００ｎｍ，...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝跃，许晟瑞，周小伟，张进成，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]