[发明专利]生长在铝酸锶钽镧衬底上的掺杂GaN薄膜及其制备方法

权利要求书

1.生长在铝酸锶钽镧衬底上的掺杂GaN薄膜，其特征在于，包括生长在La_0.3Sr_1.7AlTaO₆衬底上的GaN缓冲层，生长在GaN缓冲层上的非掺杂GaN层，生长在非掺杂GaN层上的掺杂GaN薄膜，所述掺杂GaN薄膜为n型掺杂GaN薄膜或p型掺杂GaN薄膜。

2.根据权利要求1所述的生长在铝酸锶钽镧衬底上的掺杂GaN薄膜，其特征在于，所述La_0.3Sr_1.7AlTaO₆衬底以(111)面偏(100)方向0.5～1°为外延面。

3.根据权利要求1所述的生长在铝酸锶钽镧衬底上的掺杂GaN薄膜，其特征在于，所述GaN缓冲层的厚度为50～80nm；所述非掺杂GaN层的厚度为200～300nm；所述n型掺杂GaN薄膜的厚度为0.1～5μm；所述p型掺杂GaN薄膜的厚度为0.1～5μm。

4.权利要求1所述生长在铝酸锶钽镧衬底上的掺杂GaN薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）衬底以及其晶向的选取：采用La_0.3Sr_1.7AlTaO₆衬底，以(111)面偏(100)方向0.5～1°为外延面，晶体外延取向关系为：GaN的(0001)面平行于La_0.3Sr_1.7AlTaO₆的(111)面；

（2）衬底表面抛光、清洗以及退火处理，所述退火的具体过程为：将衬底放入退火室内，在800～900°C下空气氛围中对La_0.3Sr_1.7AlTaO₆衬底进行退火处理3～5小时然后空冷至室温；

（3）GaN缓冲层外延生长：衬底温度调为450～550°C，在反应室的压力为6.0～7.2×10^-5Pa、Ⅴ/Ⅲ值为50～60、生长速度为0.4～0.6ML/s的条件下生长GaN缓冲层；

（4）非掺杂GaN层的外延生长：采用分子束外延生长工艺，将衬底保持在500～600°C，在反应室的压力为4.0～5.0×10^-5Pa、Ⅴ/Ⅲ值为30～40、生长速度为0.6～0.8ML/s条件下，在步骤（3）得到的GaN缓冲层上生长非掺杂GaN层；

（5）n型掺杂GaN薄膜或p型掺杂GaN薄膜的外延生长：

n型掺杂GaN薄膜的生长工艺为：采用分子束外延生长工艺，将衬底温度升至650～750°C，反应室压力为5.0～6.0×10^-5Pa、Ⅴ/Ⅲ值为40～50，采用Si作为n型掺杂源，生长速度为0.6～0.8ML/s；

p型掺杂GaN薄膜的生长工艺为：采用分子束外延生长工艺，将衬底温度升至650～750°C，反应室压力为5.0～6.0×10^-5Pa、Ⅴ/Ⅲ值为40～50，采用Mg作为p型掺杂源，生长速度为0.6～0.8ML/s。

5.根据权利要求4所述生长在铝酸锶钽镧衬底上的掺杂GaN薄膜的制备方法，其特征在于，所述GaN缓冲层的厚度为50～80nm；所述非掺杂GaN层的厚度为200～300nm；所述n型掺杂GaN薄膜的厚度为0.1～5μm；所述p型掺杂GaN薄膜的厚度为0.1～5μm。

6.根据权利要求4所述生长在铝酸锶钽镧衬底上的掺杂GaN薄膜的制备方法，其特征在于，所述衬底表面抛光，具体为：

首先将La_0.3Sr_1.7AlTaO₆衬底表面用金刚石泥浆进行抛光，配合光学显微镜观察衬底表面，直到没有划痕后，再采用化学机械抛光的方法进行抛光处理。

7.根据权利要求4所述生长在铝酸锶钽镧衬底上的掺杂GaN薄膜的制备方法，其特征在于，所述清洗，具体为：

将La_0.3Sr_1.7AlTaO₆衬底放入去离子水中室温下超声清洗3～5分钟，去除La_0.3Sr_1.7AlTaO₆衬底表面粘污颗粒，再依次经过盐酸、丙酮、乙醇洗涤，去除表面有机物，用干燥氮气吹干。