[发明专利]一种生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法

权利要求书

1.一种生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，包括：

步骤1：取一衬底，并在金属有机化学气相外延(MOCVD)设备的反应室中对该衬底进行高温氮化处理；

步骤2：利用MOCVD技术在衬底上生长非极性A面InGaN柔性层和低温GaN成核层，随后对该非极性A面InGaN柔性层和低温GaN成核层进行高温退火，形成自组装纳米尺度的横向外延模板；

步骤3：利用MOCVD技术在横向外延模板上生长非极性A面高温GaN模板层；

步骤4：利用MOCVD技术，用氮气作为载气将铟源、镓源的金属有机化合物和氨气通入反应室，在非极性A面高温GaN模板层上生长InGaN薄膜；

步骤5：关闭铟源和镓源，反应室降到300摄氏度以下关闭氮源，完成非极性A面InGaN薄膜的生长。

2.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤1中所述衬底为R面蓝宝石衬底。

3.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤1中所述对衬底进行高温氮化处理，具体过程是：

先在1100摄氏度并且通入氮气的条件下将衬底烘烤20分钟，再使用氮气和氨气的混合载气氮化衬底3分钟。

4.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤2中所述利用MOCVD技术在衬底上生长非极性A面InGaN柔性层，具体过程是：

利用三甲基铟、三甲基镓和氨气作为反应源，氮气作为载气，在750摄氏度下生长非极性A面InGaN柔性层，生长过程中反应室压强维持在200torr。

5.根据权利要求4所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，所述非极性A面InGaN柔性层的厚度为40nm。

6.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤2中所述利用MOCVD技术在衬底上生长低温GaN成核层，具体过程是：

利用三甲基镓和氨气作为反应源，氮气作为载气，在550摄氏度条件下生长低温非极性A面GaN成核层，生长过程中反应室压强维持在50torr。

7.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，所述低温非极性A面GaN成核层的厚度为10nm。

8.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤2中所述对非极性A面InGaN柔性层和低温GaN成核层进行高温退火，退火温度为1100摄氏度，压强为50torr，时间为5分钟。

9.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤3中所述利用MOCVD技术在横向外延模板上生长非极性A面高温GaN模板层，具体过程是：

利用三甲基镓和氨气作为反应源，氢气和氮气1∶1混合气体作为载气，在1100摄氏度条件下生长非极性A面高温GaN模板层，生长过程中反应室压强维持在50torr。

10.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤3中所述的非极性A面高温GaN模板层的厚度为1μm。

11.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤4中所述的铟源、镓源的金属有机化合物为金属有机化学气相外延设备中能够使用的铟源和镓源，包括三甲基铟TMIn和三甲基镓TMGa。

12.根据权利要求1所述的生长富In组分非极性A面InGaN薄膜的方法，其特征在于，步骤4中所述的在非极性A面高温GaN模板层上生长InGaN薄膜的工艺条件为：

生长温度为600至850摄氏度，反应室压强为50torr至550torr，TMIn、TMGa、NH₃和N₂的流量具体值以及他们之间的比例随着反应室结构的不同，大小的变化作出相应调整，通过调节生长温度，五族元素N和三族元素In和Ga的摩尔比、铟源和镓源的流量比，以及通过通入反应室的总的有机源流量来获得组分不同的高质量富In组分的非极性A面InGaN薄膜。