[发明专利]制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法

权利要求书

1.一种制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，包含以下步骤：

步骤1：首先在衬底上生长一层ZnO膜；

步骤2：在ZnO膜上生长低温缓冲层，形成样品；

步骤3：在氢化物气相外延系统中，在低温缓冲层的上面高温生长GaN厚膜；

步骤4：在氢化物气相外延系统中高温生长后，因氢化物气相外延系统中的HCl和NH3等腐蚀性气体，将ZnO膜2腐蚀，使GaN厚膜直接从衬底上脱离下来形成大尺寸的GaN自支撑衬底。

2.根据权利要求1所述的制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，其中所述的用来外延自支撑GaN厚膜的衬底的材料为：蓝宝石、尖晶石、GaN、AlN、GaAs、Si、SiC、LiAlO₂、LiGaO₂、ZrB₂或HfB₂中的一种。

3.根据权利要求1所述的制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，其中ZnO膜的生长，是采用金属源气相外延的方法，该方法中采用的源材料是金属锌和去离子水，金属锌和去离子水的反应方程式为：

4.根据权利要求1所述的制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，其中生长ZnO膜，除了采用金属源气相外延的方法，还可以采用金属有机化学气相沉积、分子束外延、原子层外延、溅射、脉冲激光沉积、喷雾热解或溶胶-凝胶的方法。

5.根据权利要求1、3或4所述的制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，其中ZnO膜是单晶薄膜或是多晶或非晶的ZnO薄膜，该ZnO膜的生长厚度为0.3-50μm。

6.根据权利要求1所述的制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，其中所述低温缓冲层的材料为GaN、InGaN、AlGaN、InAlGaN或AlN。

7.根据权利要求1或6所述的制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，其中低温缓冲层的生长温度在400-800℃，低温缓冲层是采用液相外延、金属有机化学气相沉积、封闭空间气相传送或氢化物气相外延的方法来制备。

8.根据权利要求1或7所述的制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，其中低温缓冲层的厚度为0.3-100μm，并且低温缓冲层完全覆盖了ZnO膜的表面。

9.根据权利要求1所述的制备大尺寸GaN自支撑衬底的方法，其中GaN厚膜的生长温度为900-1150℃，生长时间大于30min，生长厚度为0.05-50mm。