[发明专利]可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法

权利要求书

1.可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，其制备步骤包括：

步骤1：采用电化学刻蚀技术对生长在衬底上的GaN外延膜进行刻蚀，制备纳米多孔GaN薄膜；

步骤2：在刻蚀后的GaN薄膜上外延生长氧化镓单晶薄膜；

步骤3：采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)压印技术将具有GaN层的氧化镓单晶薄膜转移至其他衬底上；

步骤4：采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术去除GaN层，制备出可转移的氧化镓单晶薄膜，完成制备。

2.根据权利要求1所述的可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2为以下两个方案之一：

A、采用后退火技术实现多孔GaN薄膜与蓝宝石衬底相分离，然后在GaN薄膜上外延生长氧化镓单晶薄膜；

或，

B、在刻蚀后的GaN薄膜上外延生长氧化镓单晶薄膜；然后采用后退火技术实现具有GaN层的氧化镓单晶薄膜与蓝宝石衬底相分离。

3.根据权利要求1所述的可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，GaN外延膜为硅掺杂的n型GaN薄膜，衬底为蓝宝石衬底或硅衬底或碳化硅衬底。

4.根据权利要求3所述的可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述n型GaN外延膜包括两种：一种是单一掺杂GaN外延膜，另一种是轻/重掺杂GaN外延膜；硅在单一掺杂GaN外延膜中以固定掺杂浓度均匀掺杂；轻/重掺杂GaN外延膜包括轻掺杂层和重掺杂层，重掺杂层的掺杂浓度高于轻掺杂层的掺杂浓度。

5.根据权利要求4所述的可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，单一掺杂薄膜的掺杂浓度从1.0×10¹⁸cm^-3—1.5×10¹⁹cm^-3；轻/重掺杂薄膜中轻掺杂层浓度从非故意掺杂至1×10¹⁹cm^-3，重掺杂层浓度为1×10¹⁹cm^-3—2×10¹⁹cm^-3。

6.根据权利要求1所述的可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述电化学刻蚀技术以n-型氮化镓外延片为阳极，铂丝为阴极，在草酸、硝酸、氢氟酸、硝酸钠、氯化钠或氢氧化钠任意一种或几种混合的电解液中进行电化学刻蚀，制备纳米多孔GaN薄膜。

7.根据权利要求6所述的可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，若GaN外延膜为单一掺杂薄膜，采用低/高电压电化学刻蚀技术制备具有低/高孔隙率的纳米多孔GaN双层膜，低电压为5-20V，高电压为20-40V，变压电化学刻蚀后，低电压刻蚀层孔隙率为5-50％，高电压刻蚀层孔隙率为50-95％；

对于轻/重掺杂GaN外延膜，采用恒定电压刻蚀技术制备具有低/高孔隙率的纳米多孔GaN双层膜，恒定电压为5-40V；

低孔隙率层孔隙率为5-50％，高孔隙率层孔隙率为50-95％。

8.根据权利要求1所述的可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中，生长方法为金属有机化学气相淀积技术。

9.根据权利要求8所述的可转移氧化镓单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中，其中所述MOCVD生长技术，以三甲基镓为镓源，用高纯氧为氧源，用氮气为载气，并以带有纳米多孔GaN的蓝宝石为衬底，其工艺条件如下：

反应室压强15～200Torr，

生长温度600～1000℃，

氮气流量100～1000sccm，

氧气流量20～150sccm，

有机金属Ga源载气流量5～50sccm，

氧化镓薄膜的生长速率为2～10nm/min；

步骤2中，生长温度为750-950℃。