本發(fā)明的主題是在超臨界氨溶劑環(huán)境中在添加含第i族元素(iupac，1989年)的礦化劑的條件下由含鎵源材料制備單晶含鎵氮化物的方法，其中在高壓釜產(chǎn)生兩個(gè)溫度區(qū)，即溫度較低的溶解區(qū)和位于其下方的溫度較高的結(jié)晶區(qū)，該溶解區(qū)含有源材料，該結(jié)晶區(qū)含有至少一個(gè)晶種，進(jìn)行源材料的溶解過(guò)程和含鎵氮化物在至少一個(gè)晶種上的結(jié)晶。本發(fā)明還包括用該方法制備的單晶含鎵氮化物。

根據(jù)國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)第wo02/101120a2號(hào)，已知用于制備大量單晶含鎵氮化物特別是氮化鎵gan的方法，該方法是通過(guò)其在含礦化劑的超臨界氨溶液中重結(jié)晶進(jìn)行制備的。文獻(xiàn)wo02/101120a2詳細(xì)且全面地描述了在該方法中使用的反應(yīng)器(高壓釜)的構(gòu)造，以及適當(dāng)?shù)脑床牧?、晶種、礦化劑、溫度和壓力處理的過(guò)程。wo02/101120a2中公開(kāi)的關(guān)鍵信息是氮化鎵在這些條件下具有溶解度的負(fù)溫度系數(shù)的事實(shí)。這意味著其溶解度隨升高溫度而降低。因此，在高壓釜中，源材料放置在高于晶種的位置，在重結(jié)晶階段中，晶種區(qū)保持的溫度高于含源材料區(qū)的溫度。該持續(xù)過(guò)程的結(jié)果是源材料的溶解和單晶gan在晶種上的生長(zhǎng)。wo02/101120a2沒(méi)有提到使用第ii族金屬(iupac，1989年)，即堿土金屬，特別是鈣作為礦化劑的添加劑或作為礦化劑。mg和zn列為可能的摻雜劑。沒(méi)有描述所獲得的氮化物單晶的電性能。

波蘭專(zhuān)利申請(qǐng)第p-357706號(hào)公開(kāi)了堿金屬和堿土金屬(例如，列出鈣和鎂)形式的復(fù)合礦化劑，其以相對(duì)于堿金屬1:500至1:5的摩爾比使用。該申請(qǐng)?zhí)岬讲牧蠐胶系目赡苄?，但它沒(méi)有限定具體摻雜劑的量。沒(méi)有描述所獲得的氮化物單晶的電性能。

而波蘭專(zhuān)利申請(qǐng)第pl357700號(hào)公開(kāi)了堿金屬和受主摻雜劑(列出鎂、鋅和鎘作為實(shí)例)形式的復(fù)合礦化劑。沒(méi)有給出受主摻雜劑相對(duì)于堿金屬或氨的一般用量。在實(shí)施例中，公開(kāi)了鎂形式的摻雜劑，以相對(duì)于主礦化劑即鉀0.05的摩爾比使用。該申請(qǐng)沒(méi)有明確提到使用鈣結(jié)合堿金屬作為礦化劑。沒(méi)有描述所獲得的氮化物單晶的電性能。

在國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)第wo2004/053206a1號(hào)中，還描述了使用堿金屬和堿土金屬優(yōu)選鈣或鎂，或者堿金屬和受主摻雜劑如鎂、鋅或鎘的復(fù)合礦化劑的可能性。然而，沒(méi)有公開(kāi)同時(shí)使用堿金屬、鈣和受主摻雜劑。沒(méi)有描述所獲得的氮化物單晶的電性能。

國(guó)際申請(qǐng)第wo2005/122232al號(hào)公開(kāi)了使用0.05g的zn或0.02g的mg作為源材料的添加劑，該源材料為金屬鎵。這意味著，在該工藝條件下，zn或mg相對(duì)于氨的摩爾比在10^-5的量級(jí)，所述氨以240g的量即約14摩爾使用。根據(jù)wo2005/122232al，以這種方式獲得電阻率為約10⁶ωcm的補(bǔ)償(半絕緣)材料。該申請(qǐng)沒(méi)有公開(kāi)使用鈣(或其他吸氧劑)作為礦化劑的添加劑。沒(méi)有考慮所獲得的晶體中氧含量的問(wèn)題。

最后，為了控制氮化鎵的電性能，特別是為了獲得補(bǔ)償(半絕緣)材料，歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)第ep2267197a1號(hào)描述了使用堿金屬形式的礦化劑以及同時(shí)使用受主摻雜劑，特別是鎂、鋅和錳，其相對(duì)于氨的摩爾比為至少0.0001，最優(yōu)選至少0.001。在使用鋅或鎂的情況下，在該方法后直接獲得p型材料。只有通過(guò)另外的熱處理(退火)，它才會(huì)成為半絕緣材料。在使用錳的情況下，在該方法后可以直接獲得半絕緣材料。該申請(qǐng)沒(méi)有公開(kāi)使用鈣(或其他吸氧劑)作為礦化劑的添加劑。沒(méi)有考慮所獲得的晶體中氧含量的問(wèn)題。

在目前未公開(kāi)的波蘭專(zhuān)利申請(qǐng)第pl404149號(hào)中，建議在獲得含鎵氮化物的此方法中，即根據(jù)上述專(zhuān)利申請(qǐng)的公開(kāi)，應(yīng)該將至少兩種另外組分以相對(duì)于氨1:200至1:2的摩爾比與堿金屬(第i族金屬，iupac1989)形式的礦化劑一起引入到工藝環(huán)境中，即：

a)相對(duì)于氨的總摩爾比為0.0001至0.2的鈣或稀土元素或其組合形式的吸氧劑，和

b)相對(duì)于氨的總摩爾比不大于0.001的鎂、鋅、鎘或鈹、或其組合形式的受主摻雜劑。

特別地，申請(qǐng)pl404149公開(kāi)了在超臨界氨溶劑環(huán)境中在添加含第i族元素(iupac1989年)的礦化劑的條件下由含鎵源材料制備單晶含鎵氮化物的方法，其中在高壓釜中產(chǎn)生兩個(gè)溫度區(qū)，即溫度較低的溶解區(qū)和位于其下方的溫度較高的結(jié)晶區(qū)，該溶解區(qū)含有源材料，該結(jié)晶區(qū)含有至少一個(gè)晶種，進(jìn)行源材料的溶解過(guò)程和含鎵氮化物在至少一個(gè)晶種上的結(jié)晶，該方法的特征在于將至少兩種另外的組分引入到工藝環(huán)境中，即：

a)相對(duì)于氨的摩爾比為0.0001至0.2的吸氧劑，

b)相對(duì)于氨的摩爾比不大于0.001的受主摻雜劑。

在申請(qǐng)pl404149中公開(kāi)了鈣或稀土元素、優(yōu)選釓或釔或其組合作為吸氧劑，公開(kāi)了鎂、鋅、鎘或鈹、或其組合作為受主摻雜劑。

早先獲得的不含上述吸氣劑和受主摻雜劑的gan單晶的特征在于氧濃度(無(wú)意引入到生長(zhǎng)環(huán)境中的)處于2×10¹⁹cm^-3的水平(f.tuomisto,j.-m.m.vacancydefectsinbulkammonothermalgancrystals,j.crystalgrowth,312,2620(2010))。存在于晶格中的氧起到施主的作用，該施主以2×10¹⁹cm^-3量級(jí)的或略低的相似濃度提供自由電子(tuomisto等)，這使得所考慮的材料具有n型導(dǎo)電性的高導(dǎo)電性。而僅受主摻雜劑的引入不改變氧的濃度，但允許將導(dǎo)電類(lèi)型改變?yōu)閜型，并且在適當(dāng)?shù)臒崽幚碇?，可以獲得具有10¹¹ωcm量級(jí)的電阻率的半絕緣材料(專(zhuān)利申請(qǐng)ep2267197a1)。同時(shí)，mg受主以最高約4×10¹⁹cm^-3的水平存在于其中(申請(qǐng)ep2267197a1中的圖2)。對(duì)于p型導(dǎo)電性的材料，操縱mg的濃度，可以控制電阻率和自由空穴的濃度：對(duì)于mg:nh3摩爾比＝0.0001：空穴濃度為約1×10¹⁸cm^-3，電阻率為9×10²ωcm；對(duì)于mg:nh3摩爾比＝0.00025：空穴濃度和電阻率分別為5×10¹⁸cm^-3和8ωcm；對(duì)于mg:nh3比＝0.001：空穴濃度和電阻率分別為1×10¹⁹cm^-3和1.7ωcm(申請(qǐng)ep2267197a1中的實(shí)施例1-4)。

結(jié)果表明，根據(jù)申請(qǐng)pl404149的公開(kāi)內(nèi)容，同時(shí)使用鈣或稀土元素(或其組合)和受主摻雜劑得到兩種現(xiàn)象的非常有利的組合。一方面，能夠從所得到的晶體有效去除氧，即通過(guò)操縱鈣的量，可以在約10¹⁹cm³至約10¹⁸cm³的范圍內(nèi)連續(xù)地改變晶體中的氧濃度。在稀土元素的情況下，在反應(yīng)環(huán)境中稀土元素含量的寬范圍內(nèi)，獲得約10¹⁸cm³及更低的低氧濃度的單晶。另一方面，可以非常有效地并入到所得到單晶中的受主摻雜劑補(bǔ)償無(wú)意施主(氧)，因此可以控制晶體的電性質(zhì)。結(jié)果表明，通過(guò)將吸氧劑和受主摻雜劑同時(shí)引入到工藝環(huán)境中并操縱其組成(相互比例)和類(lèi)型，可以獲得具有期望的電參數(shù)(p型、n型、半絕緣(補(bǔ)償)材料)的gan單晶，但其具有更高的純度，即氧和受主的濃度比ep2267197a1中給出的濃度低。特別地，為了獲得如上述專(zhuān)利申請(qǐng)中的具有相似電參數(shù)的gan單晶，以比ep2267197a1中的摩爾比(相對(duì)于氨)低一個(gè)或兩個(gè)數(shù)量級(jí)的摩爾比使用受主摻雜劑。在特定情況下，獲得具有高于10⁶ωcm的非常高電阻率的由受主完全補(bǔ)償?shù)牟牧稀?/p>

在進(jìn)一步研究的過(guò)程中，出人意料的結(jié)果是，以合適的量使用特定的精心選擇的元素即錳(mn)、鐵(fe)、釩(v)或碳(c)作為受主摻雜劑是特別有利的，這使得能夠獲得具有更高的期望參數(shù)的材料，即特別是具有甚至超過(guò)10¹⁰ωcm的電阻率、同時(shí)具有非常低的氧含量的材料。這些摻雜劑是深受主中心，其有效地捕捉和捕獲載流子，這導(dǎo)致所獲得的gan晶體的高電阻率。申請(qǐng)pl404149沒(méi)有公開(kāi)錳、鐵、釩或碳作為可能的受主摻雜劑，也沒(méi)有公開(kāi)具有如此高的電阻率的含鎵氮化物。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出制備具有降低的氧含量和改善的電性能的單晶含鎵氮化物的方法。本發(fā)明的另一個(gè)主題是提供這種氮化物。

根據(jù)本發(fā)明，一種在超臨界氨溶劑的環(huán)境中在添加含第i族元素(iupac1989)的礦化劑的條件下由含鎵源材料制備單晶含鎵氮化物的方法，其中在高壓釜中產(chǎn)生兩個(gè)溫度區(qū)，即溫度較低的溶解區(qū)和位于其下方的溫度較高的結(jié)晶區(qū)，該溶解區(qū)含有源材料，該結(jié)晶區(qū)含有至少一個(gè)晶種，進(jìn)行源材料的溶解過(guò)程和含鎵氮化物在至少一個(gè)晶種上的結(jié)晶，其中將至少兩種另外的組分引入到工藝環(huán)境中，即：

a)相對(duì)于氨的摩爾比為0.0001至0.2的吸氧劑，

b)相對(duì)于氨的摩爾比不大于0.1的受主摻雜劑，

其特征在于，受主摻雜劑為錳、鐵、釩或碳、或其組合。

優(yōu)選地，受主摻雜劑為錳，其相對(duì)于氨的摩爾比為0.000001至0.001，更優(yōu)選0.000005至0.0005，最優(yōu)選0.00001至0.0001。

或者，優(yōu)選地，受主摻雜劑為鐵，其相對(duì)于氨的摩爾比為0.000001至0.01，更優(yōu)選0.00005至0.005，最優(yōu)選0.0001至0.001。

或者，優(yōu)選地，受主摻雜劑為釩，其相對(duì)于氨的摩爾比為0.000001至0.1，更優(yōu)選0.0005至0.05，最優(yōu)選0.001至0.01。

或者，優(yōu)選地，受主摻雜劑為碳，其相對(duì)于氨的摩爾比為0.000001至0.1，更優(yōu)選0.00005至0.05，最優(yōu)選0.0001至0.01。

優(yōu)選地，吸氧劑為鈣或稀土元素，優(yōu)選釓或釔或其組合。

優(yōu)選地，吸氧劑和受主摻雜劑以單質(zhì)形式即以金屬形式引入，或者以化合物形式引入，化合物優(yōu)選選自疊氮化物、酰胺、酰亞胺、酰胺-酰亞胺和氫化物，其中將組分分別地引入或組合地引入，在后一種情況下，使用單質(zhì)或化合物的混合物、金屬間化合物或合金。

優(yōu)選地，將吸氧劑和/或受主摻雜劑與礦化劑一起引入到工藝環(huán)境中。

根據(jù)本發(fā)明，上述單獨(dú)組分可以以單質(zhì)形式(金屬)以及以各種化合物如疊氮化物、酰胺、酰亞胺、酰胺-酰亞胺和氫化物等的形式引入到工藝環(huán)境中。這些成分可以分別地或組合地引入到環(huán)境中，而在后一種情況下，可以使用單質(zhì)或化合物的混合物，以及金屬間化合物和合金。優(yōu)選地，但不是必需的，將組分與礦化劑一起引入到工藝環(huán)境中，或者換句話(huà)說(shuō)，使用復(fù)合礦化劑，其除了堿金屬外還含有上述吸氧劑和受主摻雜劑。

優(yōu)選地，礦化劑含有相對(duì)于氨的摩爾比為0.005至0.5的鈉或鉀。

特別優(yōu)選地，在本發(fā)明中，制備了化學(xué)計(jì)量的氮化鎵gan。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法，該過(guò)程在容量高于600cm³、更優(yōu)選高于9000cm³的高壓釜中進(jìn)行。

本發(fā)明還包括用上述方法制備的單晶含鎵氮化物，其含有至少0.1ppm的量的至少一種第i族元素(iupac1989)，并且含有濃度不大于l×l0¹⁹cm^-3、優(yōu)選不大于5×10¹⁸cm^-3、最優(yōu)選不大于1×10¹⁸cm^-3的氧，該單晶含鎵氮化物的特征在于它是電阻率高于1×10⁶ωcm、更優(yōu)選高于1×10⁸ωcm、優(yōu)選高于1×10¹⁰ωcm的高電阻(半絕緣)材料。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，該氮化物含有選自錳、鐵、釩或碳的受主，其總濃度不大于1×10²¹cm^-3，更優(yōu)選不大于1×10²⁰cm^-3，最優(yōu)選不大于1×10¹⁹cm^-3，其中氧濃度與受主總濃度之比不小于1.2。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，該氮化物是化學(xué)計(jì)量的氮化鎵gan。

含鎵氮化物是其結(jié)構(gòu)中具有至少鎵原子和氮原子的化合物。因此，其至少是雙組分化合物gan，三元化合物algan、ingan和四元化合物allngan，優(yōu)選以高于摻雜劑的水平含有大量鎵。在化合物結(jié)構(gòu)中，其他元素相對(duì)于鎵的組成可以在不干擾結(jié)晶技術(shù)中銨堿性質(zhì)的程度上有所改變。

含鎵源材料是含鎵氮化物或其前體。作為源材料，可以使用金屬鎵，通過(guò)熔劑法、hnp法、hvpe法獲得的gan，或作為在超臨界氨溶劑中的反應(yīng)結(jié)果而由金屬鎵獲得的多晶gan。

礦化劑是向超臨界氨溶劑提供幫助源材料(以及含鎵氮化物)溶解的一種或更多種堿金屬離子的物質(zhì)。

超臨界氨溶劑是由至少氨組成的超臨界溶劑，其含有幫助含鎵氮化物溶解的一種或更多種堿金屬離子。超臨界氨溶劑也可以含有氨衍生物和/或其混合物，特別是肼。

應(yīng)用本發(fā)明的有利實(shí)施例

實(shí)施例1.獲得半絕緣gan(ca:nh3＝0.005；mn:nh3＝0.00015；na:nh3＝0.08)

將源材料即含有2.7g鈣(68毫摩爾)和112mg錳(2.05毫摩爾)的113.8g(約1.3摩爾)多晶gan置于容量為600cm³的高壓釜的溶解區(qū)。將25.1g(約1.1摩爾)具有4n純度的金屬鈉也供給到高壓釜。

將18片單晶氮化鎵用作晶種；它們是通過(guò)hvpe或通過(guò)由超臨界氨溶液垂直于單晶c軸取向的結(jié)晶獲得的，其各自直徑為約38mm(1.5英寸)，厚度為約1000μm。將晶種置于高壓釜的結(jié)晶區(qū)。

然后，用230g(約13.6摩爾)的量的氨(5n)填充高壓釜，將其封閉并置于一組加熱器中。

加熱溶解區(qū)(以約0.5℃/分鐘的速率)直至450℃。此時(shí)未加熱結(jié)晶區(qū)。在溶解區(qū)達(dá)到450℃的預(yù)定溫度后(即從過(guò)程開(kāi)始約15小時(shí)后)，結(jié)晶區(qū)的溫度為約170℃。在高壓釜中將這種溫度分布保持4天。此時(shí)，將源材料即多晶gan部分地供給到溶液。然后，將結(jié)晶區(qū)的溫度升高(以約0.1℃/分鐘的速率)直至550℃，同時(shí)溶解區(qū)的溫度保持不變。高壓釜內(nèi)部的壓力為約410mpa。這樣的溫度分布導(dǎo)致高壓釜中區(qū)域間的對(duì)流，從而造成氮化鎵從溶解區(qū)(上部)到結(jié)晶區(qū)(底部)的化學(xué)轉(zhuǎn)移，氮化鎵在結(jié)晶區(qū)沉積到晶種上。在接下來(lái)的56天(直到過(guò)程結(jié)束)保持該溫度分布(即溶解區(qū)溫度為450℃，結(jié)晶區(qū)溫度為550℃)。

作為該過(guò)程的結(jié)果，源材料(即多晶gan)在溶解區(qū)中部分溶解，單晶氮化鎵在晶種上(在每個(gè)晶種上)生長(zhǎng)約1.75mm(在單晶c軸方向測(cè)量的)。該過(guò)程制備出電阻率為3×10⁸ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(sims)測(cè)量的氧濃度為2.5×10¹⁸cm^-3，mn濃度為2×10²⁰cm^-3。

實(shí)施例2.獲得摻雜的gan(gd:nh3＝0.001；mn:nh3＝0.000015；k:nh3＝0.04)

將源材料即含有31.76g的gd(0.2摩爾)和166mg的mn(3毫摩爾)的1.4kg金屬ga(約20.2摩爾)置于容量為9300cm³的高壓釜的溶解區(qū)中。將316g(約8.1摩爾)具有4n純度的金屬鉀也供給到高壓釜。

將120片單晶氮化鎵用作晶種；它們是通過(guò)hvpe或通過(guò)由超臨界氨溶液垂直于單晶c軸取向的結(jié)晶獲得的，其各自直徑為約38mm(1.5英寸)，厚度為約1000μm。將晶種置于高壓釜的結(jié)晶區(qū)。

然后，用3.44kg(約202摩爾)的量的氨(5n)填充高壓釜，將其封閉并置于一組加熱器中。

加熱溶解區(qū)(以約0.5℃/分鐘的速率)直至450℃。此時(shí)未加熱結(jié)晶區(qū)。在溶解區(qū)達(dá)到450℃的預(yù)定溫度后(即從過(guò)程開(kāi)始約15小時(shí)后)，結(jié)晶區(qū)的溫度為約170℃。在高壓釜中將這種溫度分布保持4天。此時(shí)，將鎵部分地供給到溶液，未溶解的鎵與多晶gan完全反應(yīng)。然后，將結(jié)晶區(qū)的溫度升高(以約0.1℃/分鐘的速率)直至550℃，同時(shí)溶解區(qū)的溫度保持不變。高壓釜內(nèi)的壓力為約410mpa。這樣的溫度分布導(dǎo)致高壓釜中區(qū)域間的對(duì)流，從而造成氮化鎵從溶解區(qū)(上部)到結(jié)晶區(qū)(底部)的化學(xué)轉(zhuǎn)移，氮化鎵在結(jié)晶區(qū)中沉積到晶種上。在接下來(lái)的56天(直到過(guò)程結(jié)束)保持該溫度分布(即溶解區(qū)溫度為450℃，結(jié)晶區(qū)溫度為550℃)。

作為該過(guò)程的結(jié)果，(在每個(gè)晶種上)獲得厚度為約1.8mm(在單晶c軸方向上測(cè)量的)的gan層。該過(guò)程制備出電阻率為8×10¹²ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(sims)測(cè)量的氧濃度為1.8×10¹⁸cm^-3，mn濃度為8×10¹⁸cm^-3。

實(shí)施例3.獲得摻雜的gan(y:nh3＝0.002；mn:nh3＝0.00005；na:nh3＝0.06)

與實(shí)施例2步驟相同，除了使用容量為600cm³的高壓釜；使用94.8g金屬ga(1.36摩爾)、2.4g的y(約0.27摩爾)、37mg的mn(0.68毫摩爾)、18.8g的na(0.82摩爾)作為固體源物質(zhì)。

該過(guò)程導(dǎo)致(在每個(gè)晶種上)獲得厚度為約1.6mm(在單晶c軸上測(cè)量的)的gan層。制備出電阻率為5×10¹¹ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(sims)測(cè)量的氧濃度為2.1×10¹⁸cm^-3，mn濃度為4×10¹⁹cm^-3。

實(shí)施例4.獲得摻雜的gan(ca:nh3＝0.01；fe:nh3＝0.004；k:nh3＝0.04)

與實(shí)施例1步驟相同，除了使用以下物質(zhì)作為固體源物質(zhì)：113.8g多晶gan(1.36摩爾)、5.4g的ca(約137毫摩爾)、3.06g的fe(54.7毫摩爾)、21.4g的k(0.55摩爾)。

該過(guò)程導(dǎo)致(在每個(gè)晶種上)獲得厚度為約1.6mm(在單晶c軸上測(cè)量的)的gan層。制備出電阻率為6×10⁹ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(sims)測(cè)量的氧濃度為1.8×10¹⁸cm^-3，fe濃度為8×10¹⁸cm^-3。

實(shí)施例5.獲得摻雜的gan(gd:nh3＝0.001；fe:nh3＝0.0005；na:nh3＝0.1)

與實(shí)施例1步驟相同，除了使用以下物質(zhì)作為固體源物質(zhì)：113.8g多晶gan(1.36摩爾)、2.15g的gd(約13.4毫摩爾)、0.38g的fe(6.8毫摩爾)、31.4g的na(1.4摩爾)。

該過(guò)程導(dǎo)致(在每個(gè)晶種上)獲得厚度為約1.6mm(在單晶c軸上測(cè)量的)的gan層。制備出電阻率為7×10¹⁰ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜(sims)測(cè)量的氧濃度為7×10¹⁷cm^-3，fe濃度為2×10¹⁸cm^-3。

實(shí)施例6.獲得摻雜的gan(y:nh3＝0.004；v:nh3＝0.08；k:nh3＝0.1)

與實(shí)施例2步驟相同，除了使用容量為600cm³的高壓釜；使用94.8g金屬ga(1.36摩爾)、4.9g的y(約54.7毫摩爾)、55.8g的v(1.1摩爾)、53.4g的k(1.3摩爾)作為固體源物質(zhì)。

該過(guò)程導(dǎo)致(在每個(gè)晶種上)獲得厚度為約1.6mm(在單晶c軸上測(cè)量的)的gan層。制備出電阻率為5×10⁶ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜(sims)測(cè)量的氧濃度為1.7×10¹⁸cm^-3，v濃度為5×10¹⁸cm^-3。

實(shí)施例7.獲得摻雜的gan(ca:nh3＝0.01；v:nh3＝0.0075；na:nh3＝0.06)

與實(shí)施例1步驟相同，除了使用以下物質(zhì)作為固體源物質(zhì)：113.8g多晶gan(1.36摩爾)、5.4g的ca(約137毫摩爾)、5.2g的v(102毫摩爾)、18.9g的na(0.82摩爾)。

該過(guò)程導(dǎo)致(在每個(gè)晶種上)獲得厚度為約1.6mm(在單晶c軸上測(cè)量的)的gan層。制備出電阻率為2×10¹⁰ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(sims)測(cè)量的氧濃度為1.5×10¹⁸cm^-3，v濃度為1×10¹⁸cm^-3。

實(shí)施例8.獲得摻雜的gan(gd:nh3＝0.002；c:nh3＝0.003，na:nh3＝0.08)。

與實(shí)施例1步驟相同，除了使用以下物質(zhì)作為固體源物質(zhì)：113.8g多晶gan(1.36摩爾)、4.3g的gd(約27.3毫摩爾)、0.5g的c(41毫摩爾)、25.1g的na(1.1摩爾)。

該過(guò)程導(dǎo)致(在每個(gè)晶種上)獲得厚度為約1.6mm(在單晶c軸上測(cè)量的)的gan層。制備出電阻率為4×10⁸ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(sims)測(cè)量的氧濃度為1.3×10¹⁸cm^-3，c濃度為3×10¹⁹cm^-3。

實(shí)施例9.獲得摻雜的gan(ca:nh3＝0.005；c:nh3＝0.0004，k:nh3＝0.1)。

與實(shí)施例2步驟相同，除了使用容量為600cm³的高壓釜；使用94.8g金屬ga(1.36摩爾)、2.7g的ca(約68毫摩爾)、65mg的c(5.5毫摩爾)、53.4g的k(1.3摩爾)作為固體源物質(zhì)。

該過(guò)程導(dǎo)致(在每個(gè)晶種上)獲得厚度為約1.6mm(在單晶c軸上測(cè)量的)的gan層。制備出電阻率為3×10¹¹ωcm的高電阻(半絕緣)材料。通過(guò)二次離子質(zhì)譜法(sims)測(cè)量的氧濃度為2×10¹⁸cm^-3，c濃度為9×10¹⁸cm^-3。