[发明专利]一种蓝宝石衬底上大面积六方氮化硼异质外延膜及其制备方法

权利要求书

1.一种蓝宝石衬底上大面积六方氮化硼异质外延膜，其特征在于，所述的六方氮化硼异质外延膜与蓝宝石衬底之间的外延关系为h-BN(-1100)[11-20]//Al₂O₃(0001)[11-20]，六方氮化硼的六角网格面垂直于衬底平面生长；薄膜与衬底之间的应力低，没有裂纹；具有超宽的禁带宽度6.0eV；光学透过率高，对波长大于390nm以上光的透过率达到85％以上；具有高的表面平整度，RMS＜0.6nm；横向直径为两英寸，厚度可随沉积时间增加。

2.一种蓝宝石衬底上大面积六方氮化硼异质外延膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法为双离子束辅助溅射方法，包括：

(1)准备衬底；

(2)将衬底传送至离子束溅射腔室，离子束溅射腔室包含一纯硼靶材，主离子源以及辅助离子源；对该离子束溅射腔室抽真空处理；

(3)利用主离子源电离并加速产生的高动量氩离子束轰击纯硼靶溅射出硼原子到达衬底表面，辅助离子源电离产生氮离子和氩离子并被加速溅射到衬底表面，到达衬底表面的氮原子和硼原子直接沉积到蓝宝石衬底表面生长六方氮化硼薄膜；

(4)生长完毕后，外延膜在氩气的气氛中冷却直至室温。

3.根据权利要求2所述的一种蓝宝石衬底上大面积六方氮化硼异质外延膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的纯硼靶材的纯度大于99.5％。

4.根据权利要求2所述的一种蓝宝石衬底上大面积六方氮化硼异质外延膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的背底真空为9×10^-6Pa以下。

5.根据权利要求2所述的一种蓝宝石衬底上大面积六方氮化硼异质外延膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中沉积氮化硼薄膜的工作气压为4×10^-2Pa-6×10^-2Pa，沉积温度为800℃-1000℃。

6.根据权利要求2所述的一种蓝宝石衬底上大面积六方氮化硼异质外延膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中主离子源通入的氩气流量为4-8sccm，主离子源的离子束密度为1.5-2.5mA/cm²，离子加速电压为1000V-1500V；辅助离子源通入的氮气和氩气流量分别为10-32sccm和1-3sccm，辅助离子源的离子束密度为1.5-4.0mA/cm²，离子加速电压为200-310V。

7.根据权利要求2-6任意一项所述的蓝宝石衬底上大面积六方氮化硼异质外延膜的制备方法所制备的六方氮化硼异质外延膜可以应用于器件的衬底、模板或缓冲层、封装层、隧道势垒、介电层和深紫外光敏层。