【技术实现步骤摘要】
本申请涉及复合材料制备领域，具体而言，涉及一种超薄氮化铝单晶复合衬底及其制备方法和紫外发光器件。
技术介绍
1、氮化铝是继氮化镓之后又一种具有优异性质的宽禁带半导体材料。
2、但由于氮化铝单晶块体材料的制备难度大，成品率低，因此其大规模产业应用依然受到限制，尤其是采用高温退火重结晶的方式制备获得的超薄氮化铝单晶复合衬底(超薄氮化铝单晶复合衬底中单晶氮化铝膜层厚度100nm)，获得的单晶氮化铝膜层存在黑点，导致超薄氮化铝单晶复合衬底质量差，且界面不稳定，可靠性差。
3、氮化铝所具有的6.2ev禁带宽度与直接带隙特点使其在紫外发光器件具有优异的应用前景。对于中紫外/深紫外波段发光二极管，高质量氮化铝单晶衬底是其底层材料基础，而高温退火重结晶制备的氮化铝单晶复合衬底又由于其具有强压应力，使得紫外发光器件区域的生长难度增大，使得其表面极其容易发生粗化现象，因此急需要具有张应力形态的氮化铝单晶复合衬底对紫外发光器件的外延生长进行调节，特别是由于氮化铝本身制备难度较高，因此氮化铝缓冲层区域的生长成为深紫外光电器件中不可忽视的一个成本来源。
4、因此如何实现应力状态匹配且高质量的超薄氮化铝单晶复合衬底，是实现紫外发光器件领域的一个重要技术途径。
技术实现思路
1、本申请提供了一种超薄氮化铝单晶复合衬底及其制备方法和紫外发光器件，其能够缓解现有的高温退火重结晶的方式制备获得的超薄氮化铝单晶复合衬底质量差且应力状态非张应力形态的技术问题。
2、本申请的
3、在第一方面，本申请示例提供了一种超薄氮化铝单晶复合衬底的制备方法，其包括：用氧等离子体处理c轴取向的蓝宝石衬底，以在蓝宝石衬底的表面形成改性层；
4、在改性层上沉积多晶氮化铝膜层，高温退火以使多晶氮化铝重结晶形成单晶氮化铝膜层，冷却，获得超薄氮化铝单晶复合衬底；
5、其中，多晶氮化铝膜层的厚度为30nm-100nm。
6、本申请提供的超薄氮化铝单晶复合衬底的制备方法，通过在沉积多晶氮化铝膜层之前利用氧等离子体对c轴取向的蓝宝石衬底表面进行处理以及控制多晶氮化铝膜层的厚度，使得超薄的多晶氮化铝膜层在高温退火重结晶后，不仅能够获得无黑点且界面稳定性佳的高质量单晶氮化铝膜层，而且获得的单晶氮化铝膜层的应力状态为张应力，张应力状态有利于实现后续中紫外/深紫外波段发光二极管的外延制备，有效降低中紫外/深紫外波段发光二极管区域的生长难度以及提高其质量，并且可适用于工业化生产，有效降低制作成本。
7、在一些实施例中，多晶氮化铝膜层的厚度为30nm-70nm。
8、在一些实施例中，氧等离子体处理在腔体真空度为0.1pa-1pa，使用纯氧气作为氧源气进行处理，其中处理温度为室温条件，处理时间为1min-10min。
9、在一些实施例中，高温退火的氛围为氮气常压氛围，退火时间为1500℃-1800℃，退火时间为1h-5h。
10、在一些实施例中，冷却为保持常压氮气氛围随炉冷却。
11、在一些实施例中，制备方法包括：采用氧等离子体处理蓝宝石衬底之前，去除蓝宝石衬底表面的杂质。
12、在一些实施例中，采用物理气相沉积法制备多晶氮化铝膜层。
13、在第二方面，本申请示例提供了一种超薄氮化铝单晶复合衬底，其由本申请第一方面提供的制备方法制得；其中，单晶氮化铝膜层的应力状态为张应力状态。
14、通过上述制备方法制备的超薄氮化铝单晶复合衬底，单晶氮化铝膜层不仅兼顾较佳的界面稳定性佳以及高质量，而且应力状态为张应力状态，有利于实现后续中紫外/深紫外波段发光二极管的外延制备，有效降低中紫外/深紫外波段发光二极管区域的生长难度以及提高其质量。
15、在一些实施例中，单晶氮化铝膜层的表面状态为原子台阶状态且台阶高度≤1nm，单晶氮化铝膜层的位错密度为107cm-2-1010cm-2区间，表面粗糙度rms≤0.5nm。
16、在第三方面，本申请示例提供了一种紫外发光器件，其包括上述各实施例提供的超薄氮化铝单晶复合衬底，紫外发光器件为中紫外波段发光二极管或深紫外波段发光二极管。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种超薄氮化铝单晶复合衬底的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多晶氮化铝膜层的厚度为30nm-70nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧等离子体处理在腔体真空度为0.1Pa-1Pa，使用纯氧气作为氧源气进行处理，其中处理温度为室温条件，处理时间为1min-10min。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述高温退火的氛围为氮气常压氛围，退火时间为1500℃-1800℃，退火时间为1h-5h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述冷却为保持常压氮气氛围随炉冷却。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用所述氧等离子体处理所述蓝宝石衬底之前，去除所述蓝宝石衬底表面的杂质。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，采用物理气相沉积法制备所述多晶氮化铝膜层。
8.一种超薄氮化铝单晶复合衬底，其特征在于，由权利要求1-7任意一项所述的制备方法
9.根据权利要求8所述的超薄氮化铝单晶复合衬底，其特征在于，所述单晶氮化铝膜层的表面状态为原子台阶状态且台阶高度≤1nm，所述单晶氮化铝膜层的位错密度为107cm-2-1010cm-2区间，表面粗糙度RMS≤0.5nm。
10.一种紫外发光器件，其特征在于，包括权利要求8-9任意一项所述的超薄氮化铝单晶复合衬底，所述紫外发光器件为中紫外波段发光二极管或深紫外波段发光二极管。
...【技术特征摘要】
1.一种超薄氮化铝单晶复合衬底的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多晶氮化铝膜层的厚度为30nm-70nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧等离子体处理在腔体真空度为0.1pa-1pa，使用纯氧气作为氧源气进行处理，其中处理温度为室温条件，处理时间为1min-10min。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述高温退火的氛围为氮气常压氛围，退火时间为1500℃-1800℃，退火时间为1h-5h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述冷却为保持常压氮气氛围随炉冷却。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁冶，王新强，卢同心，万文婷，曹家康，李泰，罗巍，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。