一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法，包括步骤：S1、在牺牲层上生长氧化镓，形成氧化镓层；S2、将所述氧化镓层转移到弯曲衬底上，使所述氧化镓层形成弯曲状；S3、将所述氧化镓层与所述弯曲衬底进行键合；S4、对弯曲后的所述氧化镓层进行掺杂，得到p型掺杂氧化镓。该制备方法将氧化镓层转移到弯曲衬底上，使得氧化镓层也形成弯曲状，弯曲可以使得氧化镓的带隙变小，从而有利于制备得到p型掺杂的氧化镓。

【技术实现步骤摘要】
一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法
本专利技术属于微电子
，具体涉及一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法。
技术介绍
宽禁带半导体材料氧化镓由于其独特的性质和广泛的应用潜力已经成为当今最热门的材料之一，其中氧化镓晶体已经在高温气敏器件、深紫外光电器件和超高压功率器件等领域展示出了优异性能。掺杂是生长出质量较高、载流子浓度可控的n型和p型氧化镓晶体一个重要的手段，经过多年的探索，已经成功制备了n型掺杂Ga2O3，并且可以实现载流子浓度在一定程度上的调控，然而氧化镓的p型掺杂仍面临巨大挑战，甚至被认为是难以逾越的障碍。然而，这是高性能的氧化镓光电器件和电子器件应用必须面对和解决的核心科学问题。P型氧化镓制备困难主要源于其价带组成(深受主能级与空穴自陷等)、生长技术(材料缺陷引入自补偿效应)与掺杂技术(掺杂剂溶解度低)等问题。目前国际上尚未能制备出p型氧化镓薄膜材料。实现高质量的p型氧化镓薄膜材料制备具有非常重要的科学意义和应用价值，不仅可为宽禁带氧化物半导体的p型掺杂提供新思路，还将极大地推动氧化镓基光电器件和电子器件的应用进展。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法，包括步骤：S1、在牺牲层上生长氧化镓，形成氧化镓层；S2、将所述氧化镓层转移到弯曲衬底上，使所述氧化镓层形成弯曲状；S3、将弯曲后的所述氧化镓层与所述弯曲衬底进行键合；S4、对弯曲后的所述氧化镓层进行掺杂，得到p型掺杂氧化镓。在本专利技术的一个实施例中，步骤S1包括：利用脉冲激光沉积法在所述牺牲层上生长氧化镓，形成氧化镓层。在本专利技术的一个实施例中，所述牺牲层的材料包括AlN、GaN、NiO中的一种或多种。在本专利技术的一个实施例中，所述氧化镓层的厚度为10nm～2μm。在本专利技术的一个实施例中，步骤S2包括：S21、利用液相剥离法，将所述氧化镓层与所述牺牲层剥离，得到剥离后的所述氧化镓层；S22、采用所述弯曲衬底将剥离后的所述氧化镓层捞起，使所述氧化镓层附着在所述弯曲衬底的弯曲面上。在本专利技术的一个实施例中，步骤S21包括：将样品浸泡在碱性溶液中以腐蚀所述牺牲层，使得所述氧化镓层的边角翘起，然后将样品放置在去离子水中使得所述氧化镓层与所述牺牲层脱离，得到剥离后的所述氧化镓层。在本专利技术的一个实施例中，步骤S3包括：对样品进行清洗，然后烘干样品使所述氧化镓层与所述弯曲衬底之间的水分消失，实现所述氧化镓层与所述弯曲衬底的直接键合。在本专利技术的一个实施例中，步骤S4包括：利用离子注入方法对所述氧化镓层进行掺杂，得到所述p型掺杂氧化镓。在本专利技术的一个实施例中，所述离子注入方法的注入能量为30kev～400kev、注入剂量为1012～5×1013/cm2，注入离子包括Mg2+、Na+、Cu2+、Ag+、Zn2+、Cd2+中的一种或多种。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的制备方法将氧化镓层转移到弯曲衬底上，使得氧化镓层也形成弯曲状，弯曲可以使得氧化镓的带隙变小，从而有利于制备得到p型掺杂的氧化镓。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种弯曲氧化镓薄膜的示意图图3为本专利技术实施例提供的另一种弯曲氧化镓薄膜的示意图；图4为本专利技术实施例提供的又一种弯曲氧化镓薄膜的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法的流程示意图，该制备方法包括步骤：S1、在牺牲层上生长氧化镓，形成氧化镓层。具体的，可以利用脉冲激光沉积法(PulsedLaserDeposition，简称PLD)、分子束外延法(Molecularbeamepitaxy，简称MBE)或者金属有机气相外延法(Metal-organicChemicalVaporDeposition，简称MOCVD)在牺牲层上生长氧化镓。具体的，牺牲层选用与氧化镓的晶格相互匹配的材料，包括但不限于AlN、GaN、NiO中的一种或多种。具体的，生长得到的氧化镓层的厚度为10nm～2μm。氧化镓层过厚，会导致氧化镓薄膜不易于弯曲，而且弯曲后可能会开裂；而氧化镓层过薄，在弯曲过程氧化镓层可能会断裂，导致弯曲效果不好。S2、将所述氧化镓层转移到弯曲衬底上，使所述氧化镓层形成弯曲状。具体包括步骤：S21、利用液相剥离法，将所述氧化镓层与所述牺牲层剥离，得到剥离后的所述氧化镓层。具体的，将样品浸泡在碱性溶液中以腐蚀所述牺牲层，使得所述氧化镓层的边角翘起，然后将样品放置在去离子水中，利用水的张力使得所述氧化镓层与所述牺牲层脱离，得到剥离后的所述氧化镓层。具体的，碱性溶液可以包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或多种。S22、采用所述弯曲衬底将剥离后的所述氧化镓层捞起，使所述氧化镓层附着在所述弯曲衬底的弯曲面上。具体的，弯曲衬底的材料包括但不限于石英、硅、金属、蓝宝石中的一种或多种。弯曲衬底可以为圆柱状衬底，也可以为圆环状衬底，也可以为圆弧状衬底，也可以为平面衬底经弯曲后所形成的衬底，也可为球状衬底，本实施例不对弯曲衬底的形状进行限制，只要其具有弯曲面即可。请参见图2和图3，图2为本专利技术实施例提供的一种弯曲氧化镓薄膜的示意图，图3为本专利技术实施例提供的另一种弯曲氧化镓薄膜的示意图。具体的，采用弯曲衬底捞起氧化镓层时，氧化镓层需附着在弯曲面处，而弯曲面包括凸面和凹面，因此，氧化镓层可以附着在凸面上，此时氧化镓层形成凸起状，如图2所示，氧化镓层也可以附着在凹面上，此时氧化镓层形成凹陷状，如图3所示。不论哪种情况，凸面与凹面均可以使氧化镓层形成弯曲状，从而减小氧化镓层的禁带宽度。请参见图4，图4为本专利技术实施例提供的又一种弯曲氧化镓薄膜的示意图。弯曲衬底将氧化镓层捞起后，将弯曲衬底放置在凸模上以保持其弯曲状，此时，氧化镓层附着在弯曲衬底的凸面上，从而氧化镓层也弯曲形成凸起状，而弯曲会使得氧化镓层的禁带宽度变小，禁带宽度越小，越有利于实现p型掺杂的氧化镓薄膜。需要强调的是，图2和图3中的弯曲衬底均为半圆弧状，其在各个位置处均为弯曲面，氧化镓层可以位于弯曲衬底的任意位置处，而图4中的弯曲衬底为平面衬底经弯曲后所形成的，其在弯曲处具有弯曲面，而其余位置趋于平面，因此，氧化镓层需位于弯曲衬底的弯曲处。进一步的，将氧化镓层捞起后，将样品置于加热台上，在35～40℃的条件下加热5～10min，然后将样品冷却。S3、将弯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法，其特征在于，包括步骤：/nS1、在牺牲层上生长氧化镓，形成氧化镓层；/nS2、将所述氧化镓层转移到弯曲衬底上，使所述氧化镓层形成弯曲状；/nS3、将弯曲后的所述氧化镓层与所述弯曲衬底进行键合；/nS4、对弯曲后的所述氧化镓层进行掺杂，得到p型掺杂氧化镓。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1、在牺牲层上生长氧化镓，形成氧化镓层；
S2、将所述氧化镓层转移到弯曲衬底上，使所述氧化镓层形成弯曲状；
S3、将弯曲后的所述氧化镓层与所述弯曲衬底进行键合；
S4、对弯曲后的所述氧化镓层进行掺杂，得到p型掺杂氧化镓。


2.根据权利要求1所述的利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：
利用脉冲激光沉积法在所述牺牲层上生长氧化镓，形成氧化镓层。


3.根据权利要求1所述的利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法，其特征在于，所述牺牲层的材料包括AlN、GaN、NiO中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法，其特征在于，所述氧化镓层的厚度为10nm～2μm。


5.根据权利要求1所述的利用弯曲应力实现p型掺杂氧化镓的制备方法，其特征在于，步骤S2包括：
S21、利用液相剥离法，将所述氧化镓层与所述牺牲层剥离，得到剥离后的所述氧化镓层；
S22、采用所述弯曲衬底将剥离后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆小力，马晓华，何云龙，章舟宁，杨凌，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61