[发明专利]超宽禁带氮化铝材料外延片及其制备方法

权利要求书

1.一种超宽禁带氮化铝材料外延片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1制作纳米图形化的蓝宝石衬底；

S2连续通入三甲基铝、氨气和氢气，三甲基铝作为铝源，氨气作为氮源，氢气作为载气，在蓝宝石衬底上沉积低温氮化铝成核层；

S3继续连续通入氢气和三甲基铝，间断地通入氨气，形成包括横向外延空隙及第一愈合区的一次愈合层，所述横向外延空隙在所述图形的上方分布有多个，所述第一愈合区分布在相邻的所述横向外延空隙的侧面及上方；

S4继续连续通入三甲基铝、氨气和氢气，形成包括空气隙及第二愈合区的二次愈合层，所述空气隙分布于所述第一愈合区的上方，所述第二愈合区分布在所述空气隙的侧面及上方。

2.根据权利要求1所述的超宽禁带氮化铝材料外延片的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的纳米图形化的蓝宝衬底为金字塔型的蓝宝石衬底，所述金字塔型的蓝宝石衬底的制作方法具体包括：首先在平面蓝宝石衬底上沉积SiO₂并在其上旋涂光刻胶；之后采用步进式光刻工艺将掩膜版的金字塔图形一次转移到光刻胶上，显影后采用电感耦合等离子体刻蚀将金字塔型图形二次转移到SiO₂上；最后，采用浓硫酸和浓磷酸混合溶液加热后进行湿法刻蚀，剥离剩余SiO₂后即可得到金字塔型的蓝宝石衬底。

3.根据权利要求2所述的超宽禁带氮化铝材料外延片的制备方法，其特征在于，所述步骤S1最终获得的蓝宝石图形的高度为140nm～160nm，所述步骤S2中低温氮化铝成核层的厚度范围为10-30nm，所述步骤S3中一次愈合层的厚度范围为500-700nm。

4.根据权利要求3所述的超宽禁带氮化铝材料外延片的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述二次愈合层的氮化铝的生长速率为5～6μm/h。

5.一种超宽禁带氮化铝材料外延片，其特征在于，由权利要求1-4任一所述超宽禁带氮化铝材料外延片的制备方法制备而成，所述超宽禁带氮化铝材料外延片包括：

纳米图形化蓝宝石衬底，所述衬底上设有周期性排列的图形；

氮化铝外延层，设置于所述衬底上，包括从下至上的一次愈合层、二次愈合层，所述一次愈合层包括横向外延空隙及第一愈合区，所述横向外延空隙在所述图形的上方分布有多个，所述第一愈合区分布在相邻的所述横向外延空隙的侧面及上方，所述二次愈合层包括空气隙及第二愈合区，所述空气隙分布于所述第一愈合区的上方，所述第二愈合区分布在所述空气隙的侧面及上方。

6.根据权利要求5所述的超宽禁带氮化铝材料外延片，其特征在于，所述图形为金字塔型。

7.根据权利要求6所述的超宽禁带氮化铝材料外延片，其特征在于，所述周期性排列的金字塔型的底宽范围为1.0～1.3μm，所述图形周期的范围为1.9～2.1μm，所述图形的高度范围为140nm～160nm。

8.根据权利要求7所述的超宽禁带氮化铝材料外延片，其特征在于，多个所述横向外延空隙不连通地分布在所述金字塔型的图形的外侧面。

9.根据权利要求8所述的超宽禁带氮化铝材料外延片，其特征在于，所述氮化铝外延层的厚度大于10um。