本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電材料，尤其涉及一種鋁鎵氮材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、高鋁（al）組分鋁鎵氮（algan）材料由于具有直接帶隙、高短波光子發(fā)射和探測效率，高電子遷移率和高導(dǎo)熱性等優(yōu)勢，是用來制作深紫外激光器、深紫外led、日盲探測器和高電子遷移率晶體最有前景的氮化物材料之一。高al組分algan材料作為器件核心區(qū)域pn結(jié)的一部分扮演著不可替代的角色，algan材料的表面質(zhì)量直接影響器件的性能。

2、然而由于缺少合適的襯底、al原子的低遷移等問題導(dǎo)致algan材料內(nèi)部及表面具有較多缺陷，從而嚴(yán)重削弱光電器件性能以及引入額外的漏電導(dǎo)致電子設(shè)備性能的嚴(yán)重退化。因此，減少algan材料的缺陷，獲得光滑、平整的表面具有較大的研究意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、（一）要解決的技術(shù)問題

2、為解決現(xiàn)有技術(shù)中鋁鎵氮材料所出現(xiàn)的上述技術(shù)問題至少之一，本發(fā)明的實施例提供了一種鋁鎵氮材料及其制備方法，通過改變氮化鋁緩沖層的成核壓強，調(diào)控鋁原子和氮的遷移能力和生長模式，抑制高鋁組分n型鋁鎵氮材料表面的梯形缺陷。

3、（二）技術(shù)方案

4、針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提出一種鋁鎵氮材料及其制備方法。

5、根據(jù)本發(fā)明的第一個方面提供了一種鋁鎵氮材料的制備方法，包括：在藍(lán)寶石襯底上生長氮化鋁緩沖層；在氮化鋁緩沖層上生長氮化鋁外延層；在氮化鋁外延層上生長超晶格層，超晶格層包括周期設(shè)置的氮化鋁子層和鋁鎵氮子層；在超晶格層上生長鋁鎵氮層；以及剝離得到鋁鎵氮材料，其中，在藍(lán)寶石襯底上生長氮化鋁緩沖層的壓強不超過50mbar。

6、在一些示例性的實施例中，在藍(lán)寶石襯底上生長氮化鋁緩沖層具體包括：采用金屬有機化學(xué)沉積法按照第一工藝參數(shù)生長氮化鋁緩沖層，第一工藝參數(shù)包括以下項中的至少一個：生長溫度為1120℃±10℃；生長時間為1300s±50s；第ⅴ族氣體源流量和第ⅲ族氣體源流量的比為1670±20。

7、在一些示例性的實施例中，在氮化鋁緩沖層上生長氮化鋁外延層具體包括：采用金屬有機化學(xué)沉積法按照第二工藝參數(shù)生長氮化鋁外延層，第二工藝參數(shù)包括以下項中的至少一個：生長溫度為1140℃±10℃；生長時間為5500s±50s；壓強為50mbar±5mbar；第ⅴ族氣體源流量和第ⅲ族氣體源流量的比為72±2。

8、在一些示例性的實施例中，在氮化鋁外延層上生長超晶格層具體包括：采用金屬有機化學(xué)沉積法按照第三工藝參數(shù)生長超晶格層，第三工藝參數(shù)包括以下項中的至少一個：生長溫度為1120℃±10℃；生長時間為4500s±50s；壓強為100mbar±5mbar。

9、在一些示例性的實施例中，在超晶格層上生長鋁鎵氮層具體包括：采用金屬有機化學(xué)沉積法按照第四工藝參數(shù)生長鋁鎵氮層，第四工藝參數(shù)包括以下項中的至少一個：生長溫度為1070℃±10℃；生長時間為3000s±50s；壓強為100mbar±5mbar；第ⅴ族氣體源流量和第ⅲ族氣體源流量的比為850±10。

10、在一些示例性的實施例中，氮化鋁緩沖層、氮化鋁外延層、氮化鋁子層、鋁鎵氮子層以及鋁鎵氮層中氮元素的前驅(qū)體材料包括氨氣；和/或氮化鋁緩沖層、氮化鋁外延層、氮化鋁子層、鋁鎵氮子層以及鋁鎵氮層中鋁元素的前驅(qū)體材料包括三甲基鋁。

11、在一些示例性的實施例中，鋁鎵氮子層和鋁鎵氮層中鎵元素的前驅(qū)體材料包括三甲基鎵。

12、在一些示例性的實施例中，超晶格層的周期數(shù)為100±5；和/或超晶格層中鋁元素的摩爾百分比為76%±2%。

13、在一些示例性的實施例中，鋁鎵氮層中鋁元素的摩爾百分比為57%±2%。

14、根據(jù)本發(fā)明的第二個方面提供了一種鋁鎵氮材料，該鋁鎵氮材料由上面的方法制備得到。

15、（三）有益效果

16、從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的一種鋁鎵氮材料及其制備方法和應(yīng)用，至少具有如下有益效果：

17、（1）通過改變氮化鋁緩沖層的成核壓強，調(diào)控鋁原子和氮的遷移能力和生長模式，促進氮化鋁外延層的合并，從而抑制氮化鋁外延層中的v型坑和后續(xù)algan材料表面的梯形缺陷。

18、（2）該制備方法具有操作簡單、實用性強以及可重復(fù)性高的特點，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種鋁鎵氮材料的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在藍(lán)寶石襯底上生長氮化鋁緩沖層具體包括：采用金屬有機化學(xué)沉積法按照第一工藝參數(shù)生長所述氮化鋁緩沖層，所述第一工藝參數(shù)包括以下項中的至少一個：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述氮化鋁緩沖層上生長氮化鋁外延層具體包括：采用金屬有機化學(xué)沉積法按照第二工藝參數(shù)生長所述氮化鋁外延層，所述第二工藝參數(shù)包括以下項中的至少一個：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述氮化鋁外延層上生長超晶格層具體包括：采用金屬有機化學(xué)沉積法按照第三工藝參數(shù)生長所述超晶格層，所述第三工藝參數(shù)包括以下項中的至少一個：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述超晶格層上生長鋁鎵氮層具體包括：采用金屬有機化學(xué)沉積法按照第四工藝參數(shù)生長所述鋁鎵氮層，所述第四工藝參數(shù)包括以下項中的至少一個：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述氮化鋁緩沖層、所述氮化鋁外延層、所述氮化鋁子層、所述鋁鎵氮子層以及所述鋁鎵氮層中氮元素的前驅(qū)體材料包括氨氣；和/或

7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述鋁鎵氮子層和所述鋁鎵氮層中鎵元素的前驅(qū)體材料包括三甲基鎵。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述超晶格層的周期數(shù)為100±5；和/或

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋁鎵氮層中鋁元素的摩爾百分比為57%±2%。

10.一種鋁鎵氮材料，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鋁鎵氮材料的制備方法，可應(yīng)用于半導(dǎo)體光電材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：在藍(lán)寶石襯底上生長氮化鋁緩沖層；在氮化鋁緩沖層上生長氮化鋁外延層；在氮化鋁外延層上生長超晶格層，超晶格層包括周期設(shè)置的氮化鋁子層和鋁鎵氮子層；在超晶格層上生長鋁鎵氮層；以及剝離得到鋁鎵氮材料，其中，在藍(lán)寶石襯底上生長氮化鋁緩沖層的壓強不超過50mbar。通過設(shè)置氮化鋁緩沖層的成核壓強，調(diào)控鋁原子和氮原子的遷移能力和生長模式，抑制高鋁組分n型鋁鎵氮材料表面的梯形缺陷。本發(fā)明還提供了一種鋁鎵氮材料。

技術(shù)研發(fā)人員：孫兆蘭,楊靜,趙德剛,梁鋒,劉宗順,陳平,張宇恒
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19