[发明专利]单晶氧化镓衬底基片表面原子级台阶结构的制备方法

权利要求书

1.一种单晶氧化镓衬底基片表面原子级台阶结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：单晶氧化镓衬底基片的化学机械抛光处理

步骤2：超声波清洗

依次使用丙酮，硫酸与双氧水的混合溶液，去离子水，对单晶氧化镓衬底基片表面进行超声波清洗，去除衬底基片表面的有机物、杂质颗粒；

步骤3：超声波清洗完成后，采用高纯氮气吹干衬底基片表面；

步骤4：将清洗吹干后的单晶氧化镓衬底基片，按顺序整齐平放于退火陶瓷承载盘上，将经过化学机械抛光处理的光滑表面向上，并使各单晶氧化镓衬底基片之间无重叠，关闭退火炉炉门，缓慢通入保护气体氧气，排除退火炉内的空气，确保退火在氧气氛围中进行，结束后关闭导气阀；

步骤:5：分段升温退火处理：

将退火炉内的温度以不高于每小时200℃的速度升温至300～600℃，保温1.5～2h；然后以不高于每小时130℃的速度将退火炉内的温度升温至600～800℃，继续保温2～3h；然后以不高于每小时100℃的速度将退火炉内的温度升温至900～1000℃，再次保温3～4h；最后以每小时15～20℃的速度将退火炉内的温度升温至1100～1200℃，转入最终成形退火保温状态，保温5～6h，使得衬底基片表面材料生成规则间隔和台阶结构排列；每次升温过程持续均匀，增强并促进化学机械抛光处理后的衬底基片表面材料迁移；

步骤:6：表面结构成形退火完成后，以每小时10～20℃降温至室温，出炉。

2.根据权利要求1所述的单晶氧化镓衬底基片表面原子级台阶结构的制备方法，其特征在于，步骤1中单晶氧化镓衬底基片为浮法生长的晶面，且经30～120min的化学机械抛光处理，加工表面完整、无解理缺陷，使用VK-X100/X200形状测量激光显微镜检测5×5μm平面区域内表面粗糙度Ra＜1nm。

3.根据权利要求2所述的单晶氧化镓衬底基片表面原子级台阶结构的制备方法，步骤1中化学机械抛光处理是在Unipol-1502精密抛光机上进行，采用网格型无磨料聚氨酯抛光垫和自制抗解理抛光液。

4.根据权利要求3所述的单晶氧化镓衬底基片表面原子级台阶结构的制备方法，步骤1中化学机械抛光处理的抛光压力350g/cm²，抛光盘转速为60r/min，抛光液流量为20ml/min。

5.根据权利要求1所述的单晶氧化镓衬底基片表面原子级台阶结构的制备方法，其特征在于，步骤2中硫酸与双氧水的混合溶液的配置方法为：按体积比为1:4:1取去离子水，硫酸和双氧水混合制成，其中硫酸的体积浓度为95％，双氧水的体积浓度为30％。

6.根据权利要求1所述的单晶氧化镓衬底基片表面原子级台阶结构的制备方法，其特征在于，步骤2中丙酮超声波清洗温度为40～60℃，硫酸与双氧水的混合溶液超声波清洗温度为35～50℃，去离子水超声波清洗温度为25～40℃。

7.根据权利要求1所述的单晶氧化镓衬底基片表面原子级台阶结构的制备方法，其特征在于，步骤2中丙酮超声波清洗时间为10～15min，硫酸与双氧水的混合溶液超声波清洗时间为10～15min，去离子水超声波清洗时间为5min，所述清洗均采用定时方式。