生长在金属Ag衬底上的GaN单晶薄膜及其制备方法、应用

摘要

本发明公开了一种生长在金属Ag衬底上的GaN单晶薄膜，其采用以下方法制得：采用金属Ag为衬底，选择Ag衬底的（111）晶面偏向（100）方向0.5－1°的晶体取向，在金属单晶Ag(111)衬底上生长出外延AlN单晶薄膜，接着再生长出外延GaN单晶薄膜。本发明的生长在金属Ag衬底上的GaN单晶薄膜可应用于LED器件、光电探测器、太阳能电池器件、激光器、薄膜体声波谐振器中。本发明采用了Ag作为衬底，且选择合适的晶体取向，无论是在缺陷密度、表面粗糙度、还是在结晶质量方面均具有优异性能，达到甚至超过目前已经报道的应用传统衬底获得的GaN单晶薄膜的相关结果。

主权项

一种生长在金属Ag衬底上的GaN单晶薄膜的制备方法，其特征在于：采用金属Ag为衬底，选择Ag衬底的（111）晶面偏向（100）方向0.5－1°的晶体取向，在金属单晶Ag(111)衬底上生长出外延AlN单晶薄膜，接着再生长出外延GaN单晶薄膜；外延生长AlN单晶薄膜是采用脉冲激光沉积生长法，在衬底温度为200－250℃、反应室压力为10－15mTorr、V/III比为50‑60、生长速度为0.4‑0.6 ML/s的条件下进行的；在外延AlN单晶薄膜生长之前，对衬底依次进行表面抛光、清洗、退火的前处理步骤；其中，退火的具体方法是：将衬底放在压强为2×10^－10Torr的超高真空的生长室内，在450‑550 ℃下高温烘烤1‑1.5h以除去衬底表面的污染物，然后空冷至室温。