[发明专利]基于石墨烯与磁控溅射氮化铝的硅基氮化镓生长方法

摘要

本发明涉及一种基于石墨烯和磁控溅射氮化铝的硅基氮化镓生长方法，该方法包括如下步骤：(1)通过铜衬底上石墨烯的转移技术，将单层石墨烯转移到硅衬底上；(2)在覆盖石墨烯层的硅衬底上采用磁控溅射生长一层氮化铝薄膜；(3)热处理；(4)用金属有机物化学气相淀积MOCVD脉冲法外延一层氮化铝薄膜作为过渡层；(5)将样品放入金属有机物化学气相淀积MOCVD中依次外延低V/III比GaN外延层和高V/III比GaN外延层。该方法易在覆盖石墨烯层的硅衬底上得到质量较好的氮化镓外延层。

主权项

1.一种基于石墨烯和磁控溅射氮化铝的硅基氮化镓生长方法，包括步骤如下：(1)转移石墨烯：(1a)采用化学气相淀积法，在金属衬底上生长单层石墨烯；(1b)将单层石墨烯置于1M氯化铁和2M盐酸的混合溶液中12小时；(1c)去除金属衬底后将单层石墨烯转移到硅衬底上，得到覆盖石墨烯的硅衬底；(2)磁控溅射氮化铝：(2a)将覆盖石墨烯的硅衬底置于磁控溅射系统中，反应室压力为1Pa，通入氮气和氩气5min；(2b)以5N纯度的铝为靶材，采用射频磁控溅射，在覆盖石墨烯的硅衬底上溅射氮化铝，得到溅射氮化铝的基板；(3)热处理：(3a)将溅射氮化铝的基板置于金属有机物化学气相淀积金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD反应室中，向反应室通入氢气与氨气的混合气体5min；(3b)通入氢气与氨气的混合气体5min后，将反应室加热到600℃，对溅射氮化铝的基板进行20min热处理，得到热处理后的基板；(4)生长氮化铝过渡层：(4a)保持反应室压力为40Torr，将温度升到650℃，依次通入氢气、氨气和铝源，低温生长7nm的氮化铝过渡层；(4b)在氢气、氨气和铝源的气氛下，将温度升到1050℃，采用脉冲式的MOCVD生长方法，得到氮化铝基板；(5)生长低V-Ш比氮化镓：(5a)将反应室压力降为20Torr，温度降到1000℃，依次通入氢气、氨气和镓源；(5b)在氢气、氨气和镓源的气氛下，采用化学气相淀积法在氮化铝基板上生长低V-Ш比氮化镓，得到低V-Ш比氮化镓基板；(6)生长高V-Ш比氮化镓：(6a)保持反应室温度为1000℃，将压力升高到为40Torr，依次通入氢气、氨气和镓源；(6b)在氢气、氨气和镓源的气氛下，采用化学气相淀积法在低V-Ш比氮化镓基板上生长高V-Ш比氮化镓；(6c)将反应室温度降至室温后取出样品，得到基于石墨烯和磁控溅射氮化铝的硅基氮化镓。