一种石墨烯基底上生长高质量GaN缓冲层的制备方法

摘要

本发明揭示了一种在石墨烯基底上生长高质量GaN缓冲层的制备方法，首先准备一衬底，在衬底上制备石墨烯薄层；然后在石墨烯薄层上生长GaN缓冲层；所述GaN缓冲层上生长有本征GaN层，所述GaN缓冲层包括低温GaN缓冲层与高温GaN缓冲层，所述GaN缓冲层采用间断式多次重结晶退火生长的若干厚度相同的低温GaN缓冲薄层与若干高温GaN缓冲薄层构成。本发明突出效果为：采用石墨烯作为GaN缓冲层与衬底之间的应力释放基底，可将石墨烯作为基底的功能最大限度的发挥，有效的突破了两步生长法所能达到的晶格位错密度极限，将原有位错密度降低一个数量级以上。

主权项

一种在石墨烯基底上生长高质量GaN缓冲层的制备方法，首先准备一衬底，在衬底上制备石墨烯薄层；然后在石墨烯薄层上生长GaN缓冲层；其特征在于：所述GaN缓冲层上生长有本征GaN层，所述GaN缓冲层包括低温GaN缓冲层与高温GaN缓冲层，所述GaN缓冲层采用间断式多次重结晶退火生长的若干厚度相同的低温GaN缓冲薄层与若干高温GaN缓冲薄层构成，包括如下步骤，S1，在氢气与氮气混合氛围下，将带有石墨烯薄层的衬底升温500‑700℃，生长厚度范围为1nm~10nm的第一层低温GaN缓冲薄层；S2，关闭氮气，停止通入MO源10S‑60S，在纯氢气氛围中进行第一层低温GaN缓冲薄层的退火处理；S3，待S2结束后，开启氮气，通入MO源，继续生长第二层低温GaN缓冲薄层；S4，在第二层低温GaN缓冲层上重复生长若干低温GaN缓冲薄层构成低温GaN缓冲层；S5，升温至1000‑1050℃，在氮气与氢气混合气的气氛下，在低温GaN缓冲层上生长厚度为100nm~200nm的第一层高温GaN缓冲薄层；S6，关闭氮气，停止通入MO源10S‑60S，在纯氢气氛围中进行第一层高温GaN缓冲薄层的退火处理；S7，待S6结束后，开启氮气，通入MO源，继续生长厚度为100nm~200nm的第二层高温GaN缓冲薄层；S8，在第二层高温GaN缓冲层上重复生长若干厚度相同的高温GaN缓冲薄层构成高温GaN缓冲层。