1.一種基于r面Al2O3圖形襯底的非極性a面AlN薄膜,自下而上包括:r面Al2O3襯底層、AlN成核層、AlGaN層和非極性a面AlN層,其特征在于:
r面Al2O3襯底層的表面設(shè)有通過金剛石砂紙打磨形成的鋸齒狀襯底條紋,用以提高AlN材料的質(zhì)量,
AlGaN層為Al組分從0.01漸變至1的Al組分漸變層,用以降低AlN材料的應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜,其特征在于:所述的AlN成核層厚度為30-110nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜,其特征在于:所述的Al組分漸變AlGaN層厚度為1500-4500nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜,其特征在于:所述的非極性a面AlN層厚度為700-12000nm。
5.一種基于r面Al2O3圖形襯底的非極性a面AlN薄膜制備方法,包括如下步驟:
(1)襯底打磨
將r面Al2O3襯底水平放置,將金剛石砂紙放置在襯底表面,在金剛石砂紙上施加5-15牛頓的力對r面Al2O3襯底進(jìn)行平行打磨,打磨出平行于Al2O3襯底基準(zhǔn)邊的條紋圖案或垂直于Al2O3襯底基準(zhǔn)邊的鋸齒狀條紋圖案;
(2)襯底清洗
將打磨后的r面Al2O3襯底先放入HF酸或HCl酸中超聲波清洗3-15min,然后依次放入丙酮溶液、無水乙醇溶液和離子水中超聲清洗3-15min,最后用氮?dú)獯蹈桑?/p>
(3)熱處理
將清洗后的r面Al2O3襯底置于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積MOCVD反應(yīng)室中,再抽真空將反應(yīng)室的真空度降低到小于2×102Torr;然后向反應(yīng)室通入氫氣與氨氣的混合氣體,在MOCVD反應(yīng)室壓力達(dá)到為20-780Torr條件下,將襯底加熱到溫度為950-1150℃,并保持6-11min,完成對襯底基片的熱處理;
(4)外延非極性a面AlN層
(4a)在熱處理后的r面Al2O3襯底上生長采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積MOCVD工藝生長厚度為30-110nm的AlN成核層;
(4b)在AlN成核層之上采用MOCVD工藝在反應(yīng)室壓力為20-780Torr,溫度為1000-1100℃的條件下,通過不斷改變鋁源流量和鎵源流量使得Al組分從0.01漸變至1,生長出厚度為1500-4500nm的Al組分漸變AlGaN層
(4c)在Al組分漸變的AlGaN層之上,采用MOCVD工藝生長厚度為700-1200nm的非極性a面AlN層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中步驟(1)的金剛石砂紙,采用顆粒直徑為5-15um的砂紙。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中步驟(4a)中采用MOCVD工藝生長AlN成核層的工藝條件如下:
反應(yīng)室壓力為20-780Torr,
溫度為1050-1150℃,
鋁源流量為30-60μmol/min,
氫氣流量為1150sccm,
氨氣流量為2500-4500sccm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其中步驟(4c)采用MOCVD工藝生長非極性a面AlN層的工藝條件如下:
反應(yīng)室壓力為20-780Torr,
溫度為1000-1100℃,
鋁源流量為10-150μmol/min,
氨氣流量為1500-5500sccm。