利用多缓冲层制备宽禁带单晶薄膜及方法

摘要

本发明是利用多缓冲层制备宽禁带单晶薄膜及方法，单晶硅衬底上是高V/III比氮化铝缓冲层；高V/III比氮化铝缓冲层上是低V/III比氮化铝缓冲层；低V/III比氮化铝缓冲层上是碳化硅单晶薄膜；碳化硅单晶薄膜上是宽禁带单晶薄膜；其制备工艺：单晶硅衬底上制备高V/III比氮化铝缓冲层；在高V/III比氮化铝缓冲层上制备低V/III比氮化铝缓冲层；降至室温取出；在低V/III比氮化铝缓冲层上制备SiC单晶薄膜；在SiC单晶薄膜上制备宽禁带单晶薄膜；降至室温取出。优点：高、低V/III比AlN缓冲层结合有助于缓冲应力；通过AlN缓冲层易制宽禁带单晶薄膜；掺杂形成n或p型SiC单晶薄膜；大尺寸低成本。

主权项

一种利用多缓冲层制备的宽禁带单晶薄膜，其特征是单晶硅衬底（1）上是第一氮化铝（AlN）缓冲层（2）；第一氮化铝（AlN）缓冲层（2）上是第二氮化铝（AlN）缓冲层（3）；第二氮化铝（AlN）缓冲层（3）上是第一碳化硅（SiC）单晶薄膜（4）；第一碳化硅（SiC）单晶薄膜（4）上是六方相宽禁带单晶薄膜（5）；其制备方法，包括如下工艺步骤：一、在单晶硅衬底（1）上制备第一氮化铝（AlN）缓冲层（2），其结构为六方相；二、第一氮化铝（AlN）缓冲层（2）上制备第二氮化铝（AlN）缓冲层（3）；三、降至室温，取出；四、在第二氮化铝（AlN）缓冲层（3）上制备第一碳化硅（SiC）单晶薄膜（4），其结构为六方相；五、降至室温，取出；六、第一碳化硅（SiC）单晶薄膜（4）上制备宽禁带单晶薄膜；若制备氮化物单晶薄膜，则在第一碳化硅（SiC）单晶薄膜上首先制备氮化铝成核层，再在氮化铝成核层上制备氮化物单晶薄膜；若制备第二碳化硅（SiC）单晶薄膜，则在碳化硅（SiC）单晶薄膜上直接制备第二碳化硅单晶薄膜；七、降至室温，取出；所述的第一氮化铝（AlN）缓冲层(2）的V/III比R_H为5000< R_H ≤30000，厚度t_H范围为0µm<t_H≤1µm；所述的第二氮化铝（AlN）缓冲层(3）的V/III比R_L为1≤ R_L≤5000，厚度t_L范围为0µm<t_L≤3µm；所述的宽禁带单晶薄膜(5)的结构为六方相。2. 根据权利要求1所述的一种利用多缓冲层制备的宽禁带单晶薄膜，其特征是所述的第一碳化硅单晶薄膜(4）的结构为六方相，厚度t_S为0µm<t_S≤50µm。3.根据权利要求2所述的一种利用多缓冲层制备的宽禁带单晶薄膜，其特征是所述的第一碳化硅单晶薄膜(4）掺入V族元素形成n型，或掺入III族元素形成p型，作为单晶衬底材料使用。