在廉价的石墨基板上设置无定形碳层，采用电解沉积法在上述无定形碳层上使ｃ轴取向的氧化锌的单晶生长。ＺｎＯ和ＧａＮ为相同的纤锌矿型的晶体结构，晶格失配非常小，因此，形成有单晶ＺｎＯ的石墨基板不仅能够作为用于形成ＺｎＯ半导体层的同质外延生长用的基板使用，还能够作为使用了ＧａＮ半导体层的异质外延生长用的基板使用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种形成有单晶SiO的基板。该基板可以用于制造使用了氮化镓 (GaN)、氧化锌(ZnO)这样的半导体的发光二极管元件、太阳能电池和电子器件。
技术介绍
近年，正在进行由GaN代表的氮化物半导体构成的半导体元件的集中的研究开发。由氮化铝(AlN)、GaN、氮化铟QnN)和这些的混晶体组成的氮化物半导体构成的半导体发光元件，通过控制其膜的组成，在紫外或从蓝色到红外线区域的宽波长区域发光。使用了这些氮化物半导体得到的可见光区域发光二极管已经商品化。为了抑制由晶格缺陷和贯通缺陷引起的非发光迁移所造成的空穴再结合，就必须形成结晶中的缺陷非常少的氮化物半导体薄膜。由于这需要像蓝宝石基板这样的单晶基板，所以成本很高。解决该问题的专利文献1公开了通过脉冲溅射法在蓝宝石基板上制作多晶的氮化物半导体薄膜的方法。但是，根据专利文献1所得的氮化物半导体薄膜由于是在晶体间具有多个晶界的多晶体，所以不适合用于制作高性能的发光二极管。GaN和ZnO均具有纤锌矿型的晶体结构，它们之间的a轴晶格失配率为1. 8%，而 c轴晶格失配率为0. 4%，均非常小。因此，ZnO的单晶基板不仅作为用于形成ZnO半导体层的同质外延生长用的基板有用，而且作为用于形成GaN半导体层的异质外延生长用的基板也很有用。提出了在SiO 的单晶基板上形成有SiO的半导体层或GaN的半导体层的发光二极管元件。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2009-200207号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题用于形成高品质的GaN、ZnO等的半导体所需要的ZnO单晶基板非常昂贵。而且， 制造具有大面积的ZnO单晶基板也很困难。已知通过脉冲溅射法、反应性等离子体蒸镀法、有机金属气相沉积法、脉冲激光沉积法、分子束外延法这样的真空成膜法形成SiO的方法。通过真空成膜法形成缺陷少的单晶&10，必须导入氧气，然后将基板加热到约500 约800°C。在这样的高温氧化气氛下，石墨基板易于劣化。因此，在石墨基板上制作单晶的ZnO很困难。解决该课题的本专利技术的目的在于使用作为非单晶基板的石墨基板，通过从含有锌离子的水溶液中的电解沉积法，提供具有单晶的SiO的基板。用于解决课题的方法本专利技术的方法是一种制造基板的方法，依次具备以下的工序(a)和(b)工序(a) 通过对石墨基板的表面进行氧灰化，在上述石墨基板的表面形成无定形碳层；和工序(b)通过电解沉积法在上述无定形碳层上形成ZnO层，其中，上述无定形碳层具有3nm以上50nm 以下的厚度。本专利技术的基板具备以下结构石墨基板、在上述石墨基板上形成的具有3nm以上 50nm以下的厚度的无定形碳层、和在上述无定形碳层上形成的ZnO层。专利技术的效果通过本专利技术的基板，能够制作高品质的GaN、ZnO等的半导体。因此，就能够实现由 GaN或SiO的半导体构成的具有优异特性的发光二极管元件、太阳能电池和电子器件。在下面的“附图说明，，的项目中，用语“照片”是“图像(image)，，的意思。附图说明图1是本专利技术的实施方式1中的基板的剖面构成图。图2是本专利技术的实施方式1中的基板的制造方法的工序顺序的剖面构成图。图3的(a)是表示在没有形成无定形碳层的石墨基板上，通过电解沉积法形成了 ZnO时的表面SEM(扫描电子显微镜)观测图像的显微镜照片；(b)是表示在形成了无定形碳层的石墨基板上，通过电解沉积法形成了 SiO时的表面SEM(扫描电子显微镜)观测图像的显微镜照片。图4是表示在石墨基板上的SiO的截面TEM(透射电子显微镜)观测图像的显微镜照片。图5是表示石墨基板和SiO的界面附近的高分辨率TEM观测图像的显微镜照片。图6是表示在图4所示的范围中利用TEM获得的电子射线衍射图像的显微镜照片。图7的(a)是表示在设置有无定形碳层的石墨基板上的ZnO的平面TEM观测图像的显微镜照片；(b)是表示在图7的(a)中所示的范围中利用TEM获得的电子射线衍射图像的显微镜照片。图8的(a)是表示在没有形成无定形碳层的石墨基板上，通过电解沉积法形成的 aio的阴极发光测定结果的图；(b)是在形成了无定形碳层的石墨基板上，通过电解沉积法形成的aio的阴极发光测定结果的图。具体实施例方式下面，参照附图说明本专利技术的实施方式。(实施方式1)图1表示实施方式1中的基板的剖面图。1指示石墨基板。2指示通过将石墨基板的表面氧化而形成的无定形碳层。3指示通过电解沉积法在无定形碳层2上形成的ZnO单晶。 下面，参照附图说明制造该基板的方法。图2(a)、(b)表示实施方式1相关的方法的工序顺序的剖面图。在实施方式1中，通过使用了含有锌离子的水溶液的电解沉积法使SiO的晶体生长。首先，如图2(a)所示，通过将石墨基板1的表面氧化而使其无定形化，形成无定形碳层2。然后，如图2(b)所示，在无定形碳层2上，在约100°C以下的低温通过电解沉积法使ZnO单晶3生长。在本实施方式1中，尽管使用非单晶基板的石墨基板，但仍然形成了结晶性非常高且缺陷少的c轴取向的单晶的aio。(实施例1)下面，更为具体地说明通过电解沉积法形成SiO的方法。准备2枚基板，1枚是在表面上没有由氧灰化得到的无定形碳层的石墨基板(下面，称为“石墨基板A” )。另一枚是在表面上具有由氧灰化得到的无定形碳层的石墨基板 (下面，称为“石墨基板B”)。作为电解液，准备0. lmol/L的硝酸锌水溶液。在该硝酸锌水溶液中，浸渍作为工作电极的石墨基板和作为对向电极的钼电极。使用potentio/galvanostat，在溶液温度 70°C，电流密度-0. 3mA ^nT2的条件下进行阴极电解，生长出ZnO的晶体。此后，取出基板， 用纯水清洗并干燥。图3 (a)表示通过电解沉积法在石墨基板A的表面形成的SiO的表面SEM观测图像。图3 (b)表示通过电解沉积法在石墨基板B的表面形成的ZnO的表面SEM观测图像。如图3(a)所示，在石墨基板A上形成了多晶体的&ι0。而且，六棱柱状的晶体颗粒没有以一定方向取向，且没有相对于基板进行c轴取向。另一方面，如图3 (b)所示，在石墨基板B上，形成了明确呈现出正六边形的结晶面的aio。可以认为该六边形的平坦的结晶面起因于作为六方晶系的纤锌矿型的晶体结构的 ZnO的c面。具有六方晶系的纤锌矿型的晶体结构的面的结晶，已知一般具有高的结晶性。图4表示在具备具有7nm厚度的无定形碳层2的石墨基板B上，通过电解沉积法生长的ZnO单晶3的剖面TEM观测图像。图5是表示在图4表示的范围中利用TEM得到的电子射线衍射图像的显微镜照片。从图4和图5可知，在具有无定形碳层2的石墨基板1上，ZnO单晶3相对于基板垂直地形成。根据图3 (b)、图4和图5，可以认为六棱柱状的ZnO单晶3在具有无定形碳层2的石墨基板1上c轴取向而形成。如根据图5可以理解的那样，在无定形碳层2的表面上生长由没有晶界和裂纹的 ZnO构成的致密的结晶。无定形碳层2通过TEM的EDS(能量分散型X射线光谱)分析和 EELS(电子能量损光谱)分析，确认了是由碳构成的。即使用高分辨率TEM进行高倍率观察也看不到晶格，所以可以认为该碳是与结晶性的石墨基板具有不同结构的无定形碳。图6(a) (c)表示在图4表示的范围中的利用TEM得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造基板的方法，其特征在于，依次具备以下的工序（ａ）和（ｂ）：工序（ａ）：通过对石墨基板的表面进行氧灰化，在所述石墨基板的表面形成无定形碳层；和工序（ｂ）：通过电解沉积法在所述无定形碳层上形成ＺｎＯ层，其中，所述无定形碳层具有３ｎｍ以上５０ｎｍ以下的厚度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：滨田贵裕，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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