[发明专利]基于m面GaN上的极性InGaN纳米线材料及其制作方法

权利要求书

1.一种基于m面GaN上的极性InGaN纳米线材料，自下而上包括m面GaN衬底层(1)和极性InGaN纳米线层(3)，其特征在于：m面GaN衬底层(1)的上面设有2-15nm厚的TiN层，极性InGaN纳米线层(3)位于TiN层的上面，该极性InGaN纳米线层(3)中含有若干条平行于衬底、方向一致且每条长度在10-100μm范围随机产生的极性InGaN纳米线。

2.根据权利要求1所述的极性InGaN纳米线材料，其中m面GaN衬底层(1)的厚度为1-1000μm。

3.一种基于m面GaN的极性InGaN纳米线材料制作方法，包括如下步骤：

(1)将厚度为1-1000μm的m面GaN衬底放入电子束蒸发台E-Beam中,在真空度为1.8×10^-3Pa的条件下，以0.2nm/s的速度蒸发一层2-15nm的Ti金属薄膜；

(2)将有Ti金属的m面GaN衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，并向反应室内通入流量均为1000sccm-10000sccm的氢气与氨气，在温度为600-1200℃，时间为5-20min，反应室压力为20-760Torr的工艺条件下，使m面GaN衬底上的一部分金属Ti氮化形成2-15nm厚的TiN，并残余一部分未被氮化的金属Ti；

(3)向MOCVD反应室中同时通入铟源、镓源和氨气，利用未被氮化的金属Ti作为催化剂，在TiN层之上生长若干条平行于衬底且长度为10-100μm不等的极性InGaN纳米线，每条纳米线的长度根据残留的金属Ti液滴大小，以及生长的工艺条件随机产生。

4.根据权利要求3所述的方法，其中步骤(3)所述的利用未被氮化的金属Ti作为催化剂在TiN层之上生长若干条平行于衬底且长度为10-100μm不等的极性InGaN纳米线，其工艺条件是：

反应室内压力：20-760Torr；

温度：400-900℃；

铟源流量：5-100μmol/min；

镓源流量：5-100μmol/min；

氨气流量：1000-10000sccm；

时间：5-60min。

5.根据权利要求3所述的方法，其中步骤(3)所述的利用未被氮化的金属Ti作为催化剂在TiN层之上生长若干条平行于衬底且长度为10-100μm不等的极性InGaN纳米线，其In组分由通入的镓源和铟源的流量比值确定，其取值为0.1-0.9。