[发明专利]一种在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的方法及分子束外延设备

权利要求书

1.一种在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的分子束外延设备，包括MBE生长室、设置在所述MBE生长室内的不锈钢托盘，以及固定设置在所述不锈钢托盘底端的非故意掺杂氧化镓衬底，其特征在于，所述不锈钢托盘的上方设置有激光器，所述激光器发出的激光光斑覆盖所述不锈钢托盘的整个顶部。

2.根据权利要求1所述的分子束外延设备，其特征在于，所述激光器上设置有扩束器。

3.根据权利要求1所述的分子束外延设备，其特征在于，所述激光器发出的激光波长为500-1500nm。

4.一种基于权利要求1-3任一所述分子束外延设备在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的方法，其特征在于，包括步骤：

预先启动分子泵对MBE生长室进行抽真空处理；

将非故意掺杂氧化镓衬底固定在不锈钢托盘的底端，且所述非故意掺杂氧化镓衬底的生长面朝下；

停止分子泵，向快速进样腔中充入氮气破真空后，将所述固定有非故意掺杂氧化镓衬底的不锈钢托盘放入所述快速进样腔中；

设置Ga金属蒸发源的蒸发温度，当Ga金属蒸发源达到预先设定的蒸发温度时，控制Ga金属蒸发源的速流强度；

启动分子泵，对所述快速进样腔进行抽真空处理，当快速进样腔真空度低于10^-8mbar时，将所述固定有非故意掺杂氧化镓衬底的不锈钢托盘传入所述MBE生长室中，打开所述激光器加热所述不锈钢托盘；

缓慢打开氧等离子体源管路角阀，在数字流量计上设定氧气流量0.1-0.5sccm；

当所述激光器将所述不锈钢托盘加热至预设的薄膜生长温度后，开启氧源，点亮氧等离子体，等待氧压稳定，将Ga金属蒸发源的挡板控制设定为自动模式，进行同质外延氧化镓薄膜生长；

当同质外延氧化镓薄膜的生长厚度达到50-500纳米时，生长完成，Ga金属蒸发源的挡板自动关闭，保持氧源供应；当不锈钢托盘温度低于200℃时，切断氧源，关闭激光器，完成同质外延氧化镓薄膜制备。

5.根据权利要求4所述在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的方法，其特征在于，预先启动分子泵对MBE生长室进行抽真空处理的步骤中，将所述MBE生长室抽真空至低于2×10^-9mbar。

6.根据权利要求4所述在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的方法，其特征在于，所述Ga金属蒸发源预先设定的蒸发温度为1000-1200℃，升温速率为2-10℃/min。

7.根据权利要求4所述在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的方法，其特征在于，所述Ga金属蒸发源的速流强度为1×10^-8-9×10^-7mbar。

8.根据权利要求4所述在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的方法，其特征在于，所述激光器将所述不锈钢托盘加热至预设的薄膜生长温度步骤中，预设的薄膜生长温度为600-1000℃，升温速率为5-15℃/min。

9.根据权利要求4所述在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的方法，其特征在于，同质外延氧化镓薄膜的生长速度为10-100纳米/小时。

10.根据权利要求4所述在非故意掺杂衬底上制备同质外延氧化镓薄膜的方法，其特征在于，完成同质外延氧化镓薄膜制备后，将制备好的同质外延氧化镓薄膜从MBE生长室传送至快速进样腔，破真空后进行常压取样。