基于r面Al₂O₃衬底上非极性a面GaN薄膜的MOCVD生长方法

摘要

本发明公开了一种基于r面Al2O3衬底的非极性a面GaN薄膜的生长方法，主要解决常规非极性材料生长中材料质量、表面形貌较差的问题。其生长步骤是：(1)将r面Al2O2衬底置于MOCVD反应室中，对衬底进行热处理；(2)在r面Al2O3衬底上生长厚度为20-200nm，温度为500-650℃的低温AlN层；(3)在所述低温AlN层之上生长厚度为50-200nm，温度为1000-1150℃的高温AlN层；(4)在所述高温AlN层之上生长厚度为500-2000nm，温度为1000-1150℃的GaN层；(5)在所述高温GaN层之上生长1-30nm的TiN层；(6)在所述TiN层之上生长厚度为500-5000nm，温度为1000-1150℃的GaN层；(7)在所述GaN层之上生长厚度1-30nm的TiN层；(8)在所述TiN层之上生长厚度为500-5000nm，温度为1000-1150℃的GaN层。本发明具有工艺简单，低缺陷的优点，可用于制作非极性a面GaN发光二极管。

主权项

1.一种基于r面Al₂O₃衬底的非极性a面GaN薄膜生长方法，包括如下步骤：(1)将r面Al₂O₂衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，并向反应室通入氢气与氨气的混合气体，对衬底基片进行热处理，反应室的真空度小于2×10^-2Torr，衬底加热温度为900-1200℃，时间为5-10min，反应室压力为20-760Torr；(2)在热处理后的r面Al₂O₃衬底上生长厚度为20-200nm，温度为500-650℃的低温AlN层；(3)在所述低温AlN层上生长厚度为50-200nm，温度为1000-1150℃的高温AlN层；(4)在所述高温AlN层之上生长厚度为500-2000nm，温度为1000-1150℃的高温GaN层；(5)在所述高温GaN层之上生长一层1-30nm厚的Ti金属层，并对该Ti金属层进行氮化形成TiN层；(6)在所述TiN层之上生长厚度为500-5000nm，温度为1000-1150℃的高温非极性a面GaN层；(7)重复步骤(5)-(6)，二次生长TiN和GaN层。