[发明专利]一种生长氮化镓晶体的复合衬底及其制备方法

权利要求书

1.一种生长氮化镓晶体的复合衬底，其特征在于由掺杂蓝宝石基底和覆盖在掺杂蓝宝石基底上的导电层组成，其中所述的掺杂蓝宝石基底由石墨烯和稀有金属掺杂蓝宝石组成；所述导电层为含有Ti、Ag、V、Cu、W、Mo、Nd中的一种金属或合金材料的薄片；所述稀有金属由稀有金属元素盐三氯化铟、硝酸镧、硝酸钼、钨酸钠中的至少一种提供。

2.根据权利要求1所述的一种生长氮化镓晶体的复合衬底，其特征在于所述掺杂蓝宝石基底的厚度为200~1000μm，所述导电层的厚度为10~80μm。

3.根据权利要求1所述的一种生长氮化镓晶体的复合衬底，其特征在于具体制备方法包括以下步骤：

（1）将高纯Al( OH )₃粉、稀有金属元素盐、矿化剂加入到水中，混合搅拌后放入反应釜中，密封放入高温炉内加热，加热温度为400~600℃，保持恒温15~24h，自然冷却到室温；将冷却后的粉体用水清洗至中性后干燥，得到稀有金属掺杂的Al₂O₃粉体；

（2）将石墨烯掺入到步骤（1）得到的掺杂Al₂O₃粉体中，在球磨机中混合研磨10~15h，使石墨烯完全渗透到Al₂O₃粉体中，取出后冷压成型；

（3）将步骤（2）中成型的压块装入具有导模模具的坩埚中，采用导模法生长掺杂Al₂O₃晶片，晶片生长结束后，采用有氧环境的马弗炉中退火处理，即得到掺杂的蓝宝石基底；

（4）将导电层薄片置于步骤（3）中的掺杂蓝宝石基底上，之后进行装套，密封，进行真空热处理，温度范围为 300-700℃、真空度为 (4-8 )×10^-2Pa，时间为1~2h，即将导电层与掺杂蓝宝石基底键合在一起，冷却即得生长氮化镓晶体的复合衬底。

4.根据权利要求 3所述的一种生长氮化镓晶体的复合衬底，其特征在于所述稀有金属元素盐的掺杂量为晶体总质量的300~2000ppm；所述的矿化剂为KOH、NaHCO₃+KHCO₃中的任意一种，其加入量为Al(OH )₃粉质量的1~5%。

5.根据权利要求 3所述的一种生长氮化镓晶体的复合衬底，其特征在于步骤（2）中所述的石墨烯为石墨烯纳米片或氧化石墨烯纳米片，其加入量为掺杂Al₂O₃粉体质量的0.1~1%。