[发明专利]分子束外延生长GaN基发光晶体膜的方法

权利要求书

1.分子束外延生长GaN基发光晶体膜的方法，在生长过程中掺杂稀土离 子，取代部分Ga³⁺的晶格格位，其特征在于：在所述GaN晶体膜的原料配方 中按比例掺入III族元素硼或铝，在生长过程中所述III族元素硼或铝以三价离子 的形式进入GaN晶格，调配稀土离子和Ga³⁺之间的离子半径差；所述原料配 方摩尔比例为：Ga∶Re∶A＝(1-x-y)∶x∶y，其中Re表示稀土金属，A表示III 族元素硼或铝，0.1％≤x≤10.0％，0.1x≤y≤x。

2.根据权利要求1所述的分子束外延生长GaN基发光晶体膜的方法，其 特征在于：所述稀土金属包括铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆 Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu中任意一种或多种 混用。

3.分子束外延生长GaN基发光晶体膜的方法，其特征在于包括步骤：

I、按摩尔比Ga∶Re∶A＝(1-x-y)∶x∶y，0.1％≤x≤10.0％，0.1x≤y≤x称量 原料Ga、Re和A，分别放置于装置中的各蒸发池内，其中A表示III族元素硼 或铝；

II、将GaN基衬底置于分子束外延腔室中，抽真空并对GaN基衬底进行 热处理，保持温度在550℃-600℃；

III、调控各蒸发池温度，使各原料元素按比例蒸发，控制生长速率在0.5- 1μm/h；并通过射频等离子体产生原子氮；

Ⅳ、自然冷却衬底和各蒸发池，再将分子束外延腔室放空，即得稀土离子 和B³⁺或Al³⁺共掺的GaN晶体膜。

4.根据权利要求3所述的分子束外延生长GaN基发光晶体膜的方法，其 特征在于：步骤III中Ga蒸发池温度控制在850℃-945℃，Re蒸发池温度控制 在500℃-1100℃，III族元素硼或铝的蒸发池温度控制在800℃-1100℃。

5.根据权利要求3所述的分子束外延生长GaN基发光晶体膜的方法，其 特征在于：步骤II中所述GaN基衬底包括生长有GaN膜的硅、生长有GaN膜 的蓝宝石或GaN块体中任意一种。