[发明专利]高硼组分二维III族多元氮化物混合晶体及其制备方法

权利要求书

1.一种制备高硼组分二维III族多元氮化物混合晶体的方法，其特征在于：包括：

1)使用化学气相沉积法，设置级联式递进三温区结构，包括启动端温区、中段梯度温区以及高温恒温温区；

2)所述启动端温区放置BN前驱物，所述中段梯度温区放置含III族金属的混晶源，所述高温恒温温区放置衬底，用于形成所述混合晶体；

3)将所述级联式递进三温区结构内的真空度调至10^-4torr以下；

4)将高温恒温温区的温度调整为800～1000℃，在保护气的氛围下，对衬底进行退火处理20～60min；

5)所述退火完成后，将所述启动端温区的温度调整为75～100℃，不低于BN前驱物的分解温度，将所述中段梯度温区的温度调整为800～1050℃，不低于含III族金属的混晶源的分解温度，将所述高温恒温温区的温度调整为1000～1100℃；

6)在生长二维BN时，往所述级联式递进三温区结构中通入反应载气，反应载气携带BN前驱物受热分解出的物质与含III族金属的混晶源受热分解出的物质在中段梯度温区进行加速的气相预替位，部分形成III族金属-N分子，通过反应载气输送至高温恒温区，并在衬底的催化作用下发生沉积；

7)反应结束后，在保护气的氛围下冷却至室温，从而在高温恒温温区形成高硼组分二维III族多元氮化物混合晶体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述BN前驱物包括borazane、borazine中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含III族金属的混晶源含有III族金属Ga、Al、In中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高硼组分二维III族多元氮化物混合晶体包括高硼组分二维BGaN混合晶体、高硼组分二维BAlN混合晶体、高硼组分二维BGaAlN混合晶体、高硼组分二维BInN混合晶体、高硼组分二维BGaInN混合晶体、或高硼组分二维BInAlN混合晶体。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述III族金属为Ga时，Ga源包括含Ga无机化合物、金属Ga或含Ga有机化合物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述衬底采用金属箔片或半导体晶圆，所述金属箔片衬底为铜箔、铂箔、镍箔或由铜、铂、镍中的至少一种金属所制成的混合晶体衬底，所述半导体晶圆衬底为Si、SiO₂、GaAs、蓝宝石、GaN或多元氮化物半导体衬底。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应载气包括Ar、H₂中的至少一种，所述保护气包括Ar、H₂中的至少一种；气体总体积流量为5～50sccm。

8.一种根据权利要求1至7中任一项所述的方法所制备的高硼组分二维III族多元氮化物混合晶体，其特征在于：所述高硼组分二维III族多元氮化物混合晶体中，B组分含量高于III族金属组分含量。

9.根据权利要求8所述的高硼组分二维III族多元氮化物混合晶体，其特征在于：所述高硼组分二维III族多元氮化物混合晶体，层数为单层或少层，晶格结构为蜂窝状六方结构。