[发明专利]基于SiC图形衬底的极性c面GaN薄膜及其制备方法

权利要求书

1.基于SiC图形衬底的极性c面GaN薄膜及其制备方法，包括：

SiC衬底层(1)、GaN成核层(3)和c面GaN层(4)，其特征在于：

所述SiC图形衬底层(1)的表面设有规则排列的圆锥状图形，该锥状图形上覆盖有SiN_x层(2)，衬底其余区域露出；

所述GaN成核层(3)分布于锥状图案之间；

所述c面GaN层(4)位于GaN成核层(3)和SiN_x层(2)之上。

2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于：SiN_x层(2)的厚度为10-20nm。

3.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于：GaN成核层(3)的厚度为10-90nm。

4.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于：c面GaN层(4)的厚度为1000-3000nm。

5.一种基于SiC图形衬底的极性c面GaN薄膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将SiC图形衬底依次放入HF酸、丙酮溶液、无水乙醇溶液、去离子水超声清洗5min，最后用氮气吹干；

2)将清洗后的SiC图形衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，在SiC图形衬底上淀积10-20nm的SiN_x；

3)将淀积SiN_x后的衬底进行清洗之后，旋涂光刻胶，随后利用光刻工艺在图案光刻版的掩膜下进行曝光处理；

4)将光刻处理后的SiC图形衬底上去除SiN_x和光刻胶；

5)将去除光刻胶之后的SiC图形衬底依次放入HF酸、丙酮溶液、无水乙醇溶液、去离子水超声清洗5-10min，最后用氮气吹干；

6)将清洗后的SiC图形衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低到小于2×10^-2Torr；再向反应室通入氢气与氨气的混合气体，在MOCVD反应室压力达到为20-760Torr条件下，将衬底加热到温度为900-1200℃，并保持5-10min，完成对衬底的热处理；

7)在热处理后SiC图形衬底的锥状图案之间采用金属有机物化学气相淀积MOCVD工艺生长厚度为10-90nm的GaN成核层；再在GaN成核层与SiN_x层之上，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD工艺生长厚度为1000-3000nm的GaN层，完成对薄膜的制备。

6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤7)中采用MOCVD工艺生长GaN成核层的工艺条件如下：

反应室压力为20-760Torr，

温度为900-1000℃，

镓源流量为10-50μmol/min，

氢气流量为1200sccm，

氨气流量为3000-4000sccm。

7.根据权利要求5所述的方法，其中步骤7)中采用MOCVD工艺生长极性c面GaN层的工艺条件如下：

反应室压力为20-760Torr，

温度为950-1100℃，

氢气流量为1200sccm，

镓源流量为5-100μmol/min，

氨气流量为2000-5000sccm。