一種生長在Si襯底上的GaN薄膜及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種生長在Si襯底上的GaN薄膜，包括Si襯底、AlN成核層、AlxGa1-xN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層和GaN薄膜，所述AlN成核層、AlxGa1-xN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層和GaN薄膜依次生長在Si襯底上，其中，x為0-1。本發明還公開了一種生長在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法和應用。本發明利用AlN成核層、AlxGa1-xN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層的底層作用，解決了在上生長GaN薄膜過程中產生大量穿透位錯的問題，使得生長在Si襯底上的GaN薄膜結構更加穩定，同時，克服了熱應力失配給GaN薄膜造成裂紋的技術問題。
【專利說明】一種生長在Si襯底上的GaN薄膜及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及GaN薄膜，特別是涉及一種生長在Si襯底上的GaN薄膜及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)作為一種新型固體照明光源和綠色光源，具有體積小、耗電量低、環保、使用壽命長、高亮度、低熱量以及多彩等突出特點，在室外照明、商業照明以及裝飾工程等領域都具有廣泛的應用。在全球氣候變暖問題日趨嚴峻的背景下，節約能源、減少溫室氣體排放成為全球共同面對的重要問題，以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經濟，將成為經濟發展的重要方向。在照明領域，LED發光產品的應用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產品，必然是未來發展的趨勢，二十一世紀將是以LED為代表的新型照明光源的時代。但是現階段LED的應用成本較高，發光效率較低，這些因素都會大大限制LED向高效節能環保的方向發展。
[0003]II1-族氮化物GaN(氮化鎵)在電學、光學以及聲學上具有極其優異的性質，近幾年受到廣泛關注。GaN是直接帶隙材料，且聲波傳輸速度快，化學和熱穩定性好，熱導率高，熱膨脹系數低，擊穿介電強度高，是制造高效的LED器件的理想材料。目前，GaN基LED的發光效率現在已經達到28 %并且還在進一步的增長，該數值遠遠高于目前通常使用的白熾燈(約為2%)或熒光燈(約為10%)等照明方式的發光效率。數據統計表明，我國目前的照明用電每年在4100億度以上，超過英國全國一年的用電量。如果用LED取代全部白熾燈或部分取代熒光燈，可節省接近一半的照明用電，超過三峽工程全年的發電量。因照明而產生的溫室氣體排放也會因此而大大降低。另外，與突光燈相比，GaN基LED不含有毒的萊元素，且使用壽命約為此類照明工具的100倍。
[0004]通常GaN基LED制備所使用的襯底為藍寶石以及SiC。但由于藍寶石襯底價格較高，導致現階段LED芯片價格處于一個較高的水平。其次，由于藍寶石熱導率低(100°C時為25ff/m.K)，很難將芯片內產生的熱量及時排出，導致熱量積累，降低了器件的內量子效率，從而最終影響器件的性能。對于SiC而言，雖然不存在上述的缺點，但高昂的價格制約了它的應用；另外，SiC襯底制備GaN基LED的專利只掌握在少數的外國公司手上。因此我們迫切需要尋找一種價格低廉，具有高熱導率的新型襯底。
[0005]Si襯底由于具有成熟的制備工藝，高的結晶質量，以及低廉的價格，高達100W/m.K的熱導率，成為了制備GaN基LED器件襯底最好的選擇之一。但與GaN之間巨大的晶格失配(16.9%)及熱失配(54%)，會在生長過程中產生大量的穿透位錯，在降溫過程中產生引入張引力而產生裂紋。這正是制約Si襯底制備LED器件的主要問題。
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種生長在Si襯底上的GaN薄膜及其制備方法和應用，本發明解決了在Si襯底上生長GaN薄膜過程中產生大量穿透位錯的問題，使得生長在Si襯底上的GaN薄膜結構更加穩定，克服了熱應力失配給GaN薄膜造成裂紋的技術問題。
[0007]為解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下:
[0008]一種生長在Si襯底上的GaN薄膜，包括Si襯底、AlN成核層、AlxGa1J步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層和GaN薄膜，所述AlN成核層、AlxGa1^xN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層和GaN薄膜依次生長在Si襯底上，其中，x為0_1。
[0009]優選的，所述Si襯底以(111)晶面為外延面，晶體外延取向關系為:GaN(0001)晶面平行于Si (111)晶面，所述AlN成核層生長在Si(Ill)晶面上。
[0010]優選的，所述AlxGahN步進緩沖層包括Ala75Gaa25N緩沖層、Ala5Gaa5N緩沖層和Ala25Gaa75N緩沖層，所述Ala75Gaa25N緩沖層、Ala5Gaa5N緩沖層和Ala25Gaa75N緩沖層從下到上依次生長在AlN成核層與AlN插入層之間。
[0011]優選的，所述AlN成核層厚度為20~30nm，所述Ala75Gaa25N緩沖層的厚度為90~120nm，所述Ala5Gaa5M^沖層的厚度為120~150nm，所述Ala25Gaa75N緩沖層的厚度為200~300nm,所述的AlN插入層厚度為20~30nm,所述的GaN成核層厚度為200nm,所述的GaN薄膜厚度為I~1.5 μ m。
[0012]一種生長在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法，包括步驟:
[0013](I)選擇Si襯底，以Si (111)晶面為外延面，晶體外延取向關系為=GaN(OOOl)晶面平行于Si (111)晶面；
[0014](2) Si襯底表面處理:對Si襯底表面進行清洗以及退火處理；
[0015](3)在Si襯底(111)晶面依次進行AlN成核層、AlxGa^xN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層和GaN薄膜的外延生長，獲得所述生長在Si襯底上的GaN薄膜，其中，x為0_1。
[0016]優選的，所述步驟(2)中清洗工藝是將Si襯底用高濃度的HF溶液進行超聲震蕩清洗，然后用離子水對Si襯底潤洗15~30次，最后用氮氣槍將其吹凈；所述HF溶液體積比為HF = H2O= 1:1 ;所述退火處理是將Si襯底放入反應室內在1050~IKKTCH2環境下高溫熱退火。
[0017]優選的，所述AlxGahN步進緩沖層包括Ala75Gaa25N緩沖層、Ala5Gaa5N緩沖層和Ala25Gaa75N緩沖層，所述Ala75Gaa25N緩沖層、Ala5Gaa5N緩沖層和Ala25Gaa75N緩沖層從下到上依次生長在AlN成核層與AlN插入層之間。
[0018]優選的，所述AlN成核層的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為=Si襯底溫度為860~1060°C，反應室壓力為50~lOOtorr，TMAl流量為200~250sccm, NH3流量為5~30slm，生長速率為2~5nm/min，在Si襯底(111)晶面生長AlN成核層；
[0019]所述AlxGahN步進緩沖層的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:保持Si襯底溫度為960-1060°C，反應室壓力為50~lOOTorr，NH3流量為lOslm，TMAl流量為250sccm不變；首先，TMGa流量為5~8sccm，生長速率為2.5~5nm/min，在AlN成核層上生長Ala75Gaa25N緩沖層；其次，改變TMGa流量為20~26sCCm，生長速率為4~6nm/min，在Ala75Ga25N緩沖層上生長Ala5Gaa5N緩沖層；最后改變TMGa流量為65~70sCCm，生長速率為8~10nm/min，在Ala5Gaa5N緩沖層上生長Ala25Gaa75N緩沖層；
[0020] 所述AlN插入層的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:Si襯底溫度為700~1050°C，反應室壓力為50~lOOtorr，TMAl流量為150~200sccm，NH3流量至5~28slm，生長速率為2~8nm/min，在Ala 25Ga0.75N緩沖層上生長AlN插入層；
[0021]所述GaN成核層的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:反應室壓力為450~600torr，Si襯底溫度為1000~1050°C，V / III為2000~3000，生長速率為0.8~I μ m/h,在AlN插入層上生長GaN成核層；
[0022]所述GaN薄膜的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:反應室壓力為50~300torr，Si襯底溫度為1000~1060°C，V / III為3000~5000，生長速率為2~4 μ m/h,在GaN成核層生長GaN薄膜，即得生長在Si襯底上的GaN薄膜。
[0023]優選的，所述AlN成核層厚度為10~lOOnm，所述Ala75Gaa25N緩沖層的厚度為50~120nm，所述Ala5Gaa5M^沖層的厚度為100~200nm，所述Ala25Gaa 75N緩沖層的厚度為150~300nm,所述的AlN插入層厚度為10~50nm,所述的GaN成核層厚度為200~500nm,所述的GaN薄膜厚度為I~2 μ m。
[0024]生長在Si襯底上的GaN薄膜在制備LED器件中的應用。
[0025]相比現有技術，本發明的有益效果在于:
[0026]1、本發明利用AlN成核層、AlxGahN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層的底層作用，解決了在上生長GaN薄膜過程中產生大量穿透位錯的問題，使得生長在Si襯底上的GaN薄膜結構更加穩定，同時，克服了熱應力失配給GaN薄膜造成裂紋的技術問題；
[0027]2、本發明使用10~10nm厚的AlN成核層可以隔絕Si與NH3反應形成SiNx影響形核，另外能夠隔絕Si與Ga直接接觸，從而避免了 Si~Ga的高溫共熔反應刻蝕襯底，為接下來外延生長高質量GaN薄膜奠定基礎；
[0028]3、本發明使用的三層AlxGahN步進緩沖層以及AlN插入層，能夠有效的緩解因GaN與Si之間巨大的晶格失配及熱失配引起的張應力，此外還能夠起到過濾穿透位錯的效果，提升GaN外延薄膜的晶體質量；相比于同樣Si上采用MOCVD法外延沉積GaN外延薄膜，能夠獲得高質量的GaN外延薄膜；
[0029]4、本發明AlN插入層的厚度為10~50nm,能起到同AlxGa1I步進緩沖層相同的作用，但能夠引入更大的壓應力，同時提升外延膜的質量；
[0030]5、本發明中GaN成核層為進一步生長高質量的GaN外延薄膜提供成核中心，保證后期GaN薄膜的高質量；
[0031]6、本發明的生長工藝獨特而簡單易行，重復性好，利用工廠大規模生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1為本發明生長在Si襯底上的GaN薄膜結構以意圖；
[0033]圖2為本發明實施例1制備的生長在Si襯底上的GaN薄膜GaN(0002)的高分辨X射線衍射搖擺曲線(RCXRD)圖譜；
[0034]圖3為本發明實施例1制備的生長在Si襯底上的GaN薄膜GaN(10_12)的高分辨X射線衍射搖擺曲線(RCXRD)圖譜；
[0035]其中，I為Si襯底，2為AlN成核層，3為Al。.75GaQ.25N緩沖層，4為Ala5Gaa5N緩沖層，5為Al0.256?.75N緩沖層，6為AlN插入層，7為GaN成核層，8為GaN薄月旲。【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0037]如圖1所示，為本發明生長在Si襯底上的GaN薄膜結構以意圖，包括Si襯底1、AlN成核層2、AlxGa1J步進緩沖層、AlN插入層6、GaN成核層7和GaN薄膜8，優選方案中，AlxGahN步進緩沖層包括Ala75Gaa25N緩沖層3、Ala5Gaa5N緩沖層4和Ala25Gaa75N緩沖層5，所述Si襯底I以(111)晶面為外延面，晶體外延取向關系為:GaN(0001)晶面平行于Si (111)晶面，所述AlN成核層2生長在Si襯底1(111)晶面上，Ala75Gaa25N緩沖層3、Ala5Gaa5N緩沖層4、Ala25Gaa75N緩沖層5、AlN插入層6、GaN成核層7、GaN薄膜8依次生長在AlN成核層2上。
[0038]實施例1
[0039]生長在Si襯底上的GaN薄膜的制備，包括以下步驟:
[0040](I)襯底以及其晶向的選取:采用Si襯底，以(111)面為模板作為外延面，晶體外延取向關系為=GaN的(0001)面平行于Si的(111)面，即GaN(OOOl)//Si (111)。
[0041](2)襯底清洗以及退火處理:采用高濃度的HF溶液(HF = H2O = 1:1 (V: V))對Si襯底進行長時間的超聲震蕩清洗；再用去離子水清洗潤洗30次；最后用氮氣槍將其吹凈；放入反應室內在1050°C H2環境下進行高溫退火處理，去除Si襯底表面殘余O元素。
[0042](3) AlN成核層外延生長:Si襯底溫度調為1030°C，在反應室的壓力為50torr ;然后先通入TMAl，流速為200SCCm，鋪兩到三層Al原子層，隔絕Si襯底與NH3接觸，防止生產SiNx，持續I分鐘，接著同時通入TMAl與NH3, MV流量為28slm，維持V / III在1000，生長速率2nm/min,生長60nm厚的AlN成核層。
[0043](4)AlxGai_xN步進緩沖層的外延生長:保持Si襯底在1030°C，反應室壓力為50Torr，NH3的流量為lOslm，TMAl的流量在250sccm條件下，改變TMGa的流量為8sccm，生長速率3nm/min，在步驟(3)得到的AlN成核層上生長120nm厚Ala 75Gaa25N緩沖層；接著改變TMGa流量至26sCCm，保持其他條件不變，生長速率6nm/min，在Ala 75G0.25N緩沖層上生長150nm厚Ala 5Ga0.5N緩沖層；接著繼續改變TMGa流量至70sCCm，保持其他條件不變，生長速率10nm/min，在Ala5Gaa5N緩沖層上生長300nm厚的Ala25Gaa75N緩沖層。
[0044](5) AlN插入層的外延生長:生長完AlGaN緩沖層后，Si襯底升溫至1040°C，改變TMAl流量至200sccm,改變NH3流量至28slm,反應室壓力保持在50torr,生長約30nmAlN插入層。
[0045](6)GaN成核層的外延生長:提高反應室壓力至500torr, Si襯底溫度降低至1000C，維持V / III在3000，生長速率為0.9 μ m/h,生長約200nm GaN成核層。
[0046](7) GaN薄膜的外延生長:降低反應室壓力至150torr，Si襯底溫度提高至1030°C，維持V / III在4000，生長速率為3 μ m/h,生長約1.5 μ m GaN,即得生長在Si襯底上的GaN薄膜。
[0047]步驟(3)-(7)均采用金屬有機化學氣相沉積工藝。
[0048]圖2?3是本實施例制備的生長在Si襯底上的GaN薄膜的X射線搖擺曲線圖譜，從X射線搖擺曲線中可以看到，GaN(0002)的X射線回擺曲線的半峰寬(FWHM)值低于450arcsec, GaN(10_12)的半峰寬值為580arcsec ;表明在Si (111)襯底上外延生長出了高質量的GaN薄膜。[0049]將本實施例制備的生長在Si襯底上的GaN薄膜用于制備LED:在本實施例制備的生長在Si襯底上的GaN薄膜上依次外延生長Si摻雜的η型GaN、InxGapxN多量子阱層、Mg摻雜的P型GaN層，最后電子束蒸發形成歐姆接觸。在Si襯底上制備得到的GaN基LED器件，其η型GaN的厚度約為I μ m,其載流子的濃度為4X 1018cm_3 ；InxGai_xN/GaN多量子阱層的厚度約為160nm,周期數為10,其中InxGa1^N講層為3nm, GaN魚層為13nm, p型摻鎂的GaN層厚度約為150nm，其載流子的濃度為3X 1017cnT3。在20mA的工作電流下，LED器件的光輸出功率為4.02mff,開啟電壓值為3.494V。
[0050]實施例2
[0051]生長在Si襯底上的GaN薄膜的制備，包括以下步驟:
[0052](I)襯底以及其晶向的選取:采用Si襯底，以(111)面作為模板外延面，晶體外延取向關系為:GaN的(0001)面平行于Si的(111)面，即GaN(OOOl)//Si (111)。
[0053](2)襯底清洗以及退火處理:采用高濃度的HF溶液(HF = H2O = 1:1)對Si襯底進行長時間的超聲震蕩清洗；再用去離子水清洗潤洗30次；最后用氮氣槍將其吹凈；放入反應室內在1050°C H2環境下進行高溫退火處理，去除Si襯底表面殘余O元素。
[0054](3) AlN成核層外延生長:Si襯底溫度調為960°C，在反應室的壓力為10torr ;然后先通入TMAl，流速為250SCCm，鋪兩到三層Al原子層，隔絕Si襯底與NH3接觸，防止生產SiNx，持續I分鐘，接著同時通入TMAl與NH3, NH3流量為25slm，維持V / III在2000，生長速率0.6nm/min,生長30nm厚的AlN成核層。
[0055](4)AlxGa^xN步 進緩沖層的外延生長:保持Si襯底溫度1060°C，反應室壓力為10Torr, NH3的流量為lOslm，TMAl的流量為250sccm條件下，改變TMGa的流量為5sccm，生長速率2.5nm/min，在步驟⑶得到的AlN成核層上生長90nm厚Ala75Gaa25N緩沖層；接著改變TMGa至20sCCm，保持其他條件不變，生長速率4nm/min，在Ala 75G0.25N緩沖層上生長120nm厚Ala 5Ga0.5N緩沖層；接著繼續改變TMGa流量至65Sccm，保持其他條件不變，生長速率8nm/min在Ala5Gaa5N緩沖層上生長200nm厚的Ala25Gaa75N緩沖層。
[0056](5) AlN插入層的外延生長:生長完AlGaN緩沖層后，Si襯底升溫至1070°C。改變TMAl流量至150sccm，改變NH3流量至25slm，反應室壓力保持在lOOtorr，生長速率為0.6nm/min,在Ala25Gaa75N緩沖層上生長約1nmAlN插入層。
[0057](6)GaN成核層的外延生長:提高反應室壓力至450torr, Si襯底溫度降低至1030°C，維持V /III在3000，生長速率為0.8 μ m/h，在AlN插入層上生長約200nm GaN成核層。
[0058](7) GaN薄膜的外延生長:降低反應室壓力至220torr，Si襯底溫度提高至1060°C，維持V /III在1200，生長速率為3.5 μ m/h，在GaN成核層生長約1.5ymGaN。
[0059]步驟(3)-(7)均采用金屬有機化學氣相沉積工藝。
[0060]將本實施例制備的生長在Si襯底上的GaN薄膜用于制備LED:在本實施例制備的生長在Si襯底上的GaN薄膜上依次外延生長Si摻雜的η型GaN、InxGapxN多量子阱層、Mg摻雜的P型GaN層，最后電子束蒸發形成歐姆接觸。在Si襯底上制備得到的GaN基LED器件，其η型GaN的厚度約為I μ m,其載流子的濃度為4X 1018cm_3 ；InxGai_xN/GaN多量子阱層的厚度約為160nm,周期數為10,其中InxGa1^N講層為3nm, GaN魚層為13nm, p型摻鎂的GaN層厚度約為150nm，其載流子的濃度為3X 1017cnT3。在20mA的工作電流下，LED器件的光輸出功率為3.3mff,開啟電壓值為3.18V。
[0061]對本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬于本發明權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種生長在Si襯底上的GaN薄膜，其特征在于，包括Si襯底、AlN成核層、AlxGahN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層和GaN薄膜,所述AlN成核層、AlxGa1^xN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層和GaN薄膜依次生長在Si襯底上，其中，x為0_1。
2.如權利要求1所述的生長在Si襯底上的GaN薄膜，其特征在于，所述Si襯底以(111)晶面為外延面，晶體外延取向關系為=GaN(OOOl)晶面平行于Si (111)晶面，所述AlN成核層生長在Si (111)晶面上。
3.如權利要求1所述的生長在Si襯底上的GaN薄膜，其特征在于，所述AlxGahN步進緩沖層包括Ala75Gaa25N緩沖層、Ala5Gaa5N緩沖層和Ala25Gaa75N緩沖層，所述Ala 75GaQ.25N緩沖層、沖層和Ala25Gaa75N緩沖層從下到上依次生長在AlN成核層與AlN插入層之間。
4.如權利要求1所述的生長在Si襯底上的GaN薄膜，其特征在于，所述AlN成核層厚度為20~30nm，所述Ala75Gaa25N緩沖層的厚度為90~120nm，所述Al。.5GaQ.5N緩沖層的厚度為120~150nm，所述Ala25Gaa75N緩沖層的厚度為200~300nm，所述的AlN插入層厚度為20~30nm,所述的GaN成核層厚度為200nm,所述的GaN薄膜厚度為I~1.5 μ m。
5.權利要求1所述生長在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法，其特征在于，包括步驟: (1)選擇Si襯底，以Si(111)晶面為外延面，晶體外延取向關系為=GaN(OOOl)晶面平行于Si (111)晶面； (2)Si襯底表面處理:對Si襯底表面進行清洗以及退火處理； (3)在Si襯底(111)晶面 依次進行AlN成核層、AlxGapxN步進緩沖層、AlN插入層、GaN成核層和GaN薄膜的外延生長，獲得所述生長在Si襯底上的GaN薄膜，其中，x為0_1。
6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中清洗工藝是將Si襯底用高濃度的HF溶液進行超聲震蕩清洗，然后用離子水對Si襯底潤洗15~30次，最后用氮氣槍將其吹凈；所述HF溶液體積比為HF = H2O = 1:1 ;所述退火處理是將Si襯底放入反應室內在1050~1100°C H2環境下高溫熱退火。
7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述AlxGahN步進緩沖層包括Al0.75Ga0.25N 緩沖層、Al0.5Ga0.5N 緩沖層和 Al0.25Ga0.75N 緩沖層，所述 Al0.75Ga0.25N 緩沖層、Al0.5Ga0.5N緩沖層和Ala 25Ga0.75N緩沖層從下到上依次生長在AlN成核層與AlN插入層之間。
8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于: 所述AlN成核層的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:Si襯底溫度為860~1060°C，反應室壓力為50~lOOtorr，TMAl流量為200~250sccm，NH3流量為5~30slm，生長速率為2~5nm/min，在Si襯底(111)晶面生長AlN成核層； 所述AlxGahN步進緩沖層的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:保持Si襯底溫度為960-1060°C，反應室壓力為50~lOOTorr，NH3流量為lOslm，TMAl流量為250sccm不變；首先，TMGa流量為5~8sccm，生長速率為2.5~5nm/min，在AlN成核層上生長Ala75Gaa25N緩沖層；其次，改變TMGa流量為20~26sCCm，生長速率為4~6nm/min，在Ala75Ga25N緩沖層上生長Ala5Gaa5N緩沖層；最后改變TMGa流量為65~70sCCm，生長速率為8~10nm/min，在Ala5Gaa5N緩沖層上生長Ala25Gaa75N緩沖層； 所述AlN插入層的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:Si襯底溫度為700~1050°C，反應室壓力為50~lOOtorr，TMAl流量為150~200sccm，NH3流量至5~28slm,生長速率為2~8nm/min,在Ala25Gaa 75N緩沖層上生長AlN插入層； 所述GaN成核層的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:反應室壓力為450~600torr，Si襯底溫度為1000~1050°C，V / III為2000~3000，生長速率為.0.8~I μ m/h,在AlN插入層上生長GaN成核層； 所述GaN薄膜的外延生長采用金屬有機化學氣相沉積工藝，其工藝條件為:反應室壓力為50~300torr，Si襯底溫度為1000~1060°C，V / III為3000~5000，生長速率為2~.4 μ m/h,在GaN成核層生長GaN薄膜，即得生長在Si襯底上的GaN薄膜。
9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述AlN成核層厚度為10~lOOnm，所述Ala75Gaa25N緩沖層的厚度為50~120nm，所述Al。.5GaQ.5N緩沖層的厚度為100~200nm，所述Ala25Gaa75N緩沖層的厚度為150~300nm，所述的AlN插入層厚度為10~50nm，所述的GaN成核層厚度為200~500nm,所述的GaN薄膜厚度為I~2 μ m。
10.權利要求 1-9任一項所述生長在Si襯底上的GaN薄膜在制備LED器件中的應用。
【文檔編號】C30B29/40GK104037284SQ201410256443
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】李國強 申請人:廣州市眾拓光電科技有限公司