一种在蓝宝石图形化衬底上生长高质量GaN晶体材料的生长技术

摘要

一种在蓝宝石图形化衬底上生长高质量GaN晶体材料的生长技术，使用MOCVD设备在蓝宝石衬底上生长GaN晶体，其特征在于在衬底上低温生长GaN晶体成核层材料，在成核层生长完毕后升高衬底材料温度后进行GaN晶体再结晶生长。在结晶过程结束后，降低衬底材料温度再次进行GaN晶体成核生长即GaN晶体三维生长。在再次成核过程结束后，将衬底材料重新升温进行GaN晶体再结晶生长。在完成以上各步生长后，升高衬底片温度，同时降低反应室的压力进行GaN晶体体材料的生长，即可获得表面平坦且高质量的GaN材料层。本发明中采用的两次低温成核层生长并结合高温再结晶过程的工艺，相比较于传统的单次成核层生长工艺可以获得更低缺陷密度和更低材料应力的GaN材料。

主权项

一种在蓝宝石图形化衬底上生长高质量GaN晶体材料的生长技术，包括采用在蓝宝石衬底上通过蚀刻的方法得到的图形化衬底PSS(Pattern Sapphire Substrate)，使用MOCVD设备在蓝宝石衬底C(0001)面上生长GaN晶体，其特征在于：1)、将衬底材料温度加热到470～570℃，通入Ga元素MO源和作为N源的NH3生长GaN晶体成核层材料；2)、停止通入Ga元素MO源并迅速将衬底材料升温至980～1090℃；3)、通入Ga元素MO源进行GaN晶体再结晶生长；4)、停止通入Ga元素MO源并迅速将衬底材料降温至470～570℃；5)、通入Ga元素MO源再次进行GaN晶体成核三维生长；6)、停止通入Ga元素MO源并迅速将衬底材料升温至980～1090℃；7)、通入Ga元素MO源进行GaN晶体再结晶生长；8)、在1060～1090℃的温度，150Torr～300Torr的压力下通入Ga元素MO源和作为N源的NH3进行GaN体材料的生长。