一种二维AlN材料及其制备方法与应用与流程

文档序号:14995075发布日期:2018-07-24 09:17阅读:来源:国知局
技术特征:

1.一种二维AlN材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)衬底以及衬底晶向的选取;

(2)对衬底进行表面清洁处理;

(3)将石墨烯层转移至衬底层上实现范德华力结合;

(4)衬底退火处理:将步骤(3)所得衬底放入退火室内,在950~1050 ºC下对衬底进行退火处理,获得原子级平整的衬底表面;

(5)将步骤(4)中所得到的衬底/石墨烯转移至MOCVD生长室内,通入H2打开石墨烯层并钝化衬底表面,具体工艺为:加热衬底温度为900~1000 ℃,H2流量保持为80~100 sccm,通入H2的时间为5~10 min;

(6)采用MOCVD工艺生长二维AlN层,具体工艺为:在衬底温度为900~1000 ℃下,通入TMAl与NH3在衬底表面作用,使Al&N原子进入石墨烯层与衬底层之间并反应形成AlN,保持TMAl流量为200~300 sccm,NH3流量为10~30 sccm,通入TMAl、NH3的时间均为40~60 s,得二维AlN材料。

2.根据权利要求1所述的二维AlN材料的制备方法,其特征在于,所述衬底为Si衬底、蓝宝石衬底或MgAl2O4氧化物衬底。

3.根据权利要求1所述的二维AlN材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述晶向的选取,具体为:若衬底为Si衬底时,以(111) 面偏(110) 方向0.2~1 °为外延面,晶体外延取向关系为:AlN 的(0002) 面平行于Si的(111)面。

4.根据权利要求1所述的二维AlN材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述对衬底进行表面清洁处理,具体为:将衬底放入水中室温下超声清洗5~10分钟,去除衬底表面粘污颗粒,再经过乙醇洗涤,去除表面有机物;清洗后的衬底用高纯干燥氮气吹干。

5.根据权利要求1所述的二维AlN材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述石墨烯层转移至衬底层上的工艺,具体为:将石墨烯层释放到水中,利用除泡膜去除石墨烯表面的气泡,将除完气泡的石墨烯膜层转移至目标衬底上。

6.根据权利要求1所述的二维AlN材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述退火处理的时间为0.5~1 h。

7.由权利要求1~6任一项所述的制备方法制得的一种二维AlN材料。

8.根据权利要求7所述的一种二维AlN材料,其特征在于,由下至上依次为衬底层(1)、二维AlN结构层(2)、石墨烯层(3)和AlN层(4)。

9.根据权利要求8所述的一种二维AlN材料,其特征在于:

所述衬底层的厚度为420~550 μm;

所述二维AlN结构层的厚度为2~5 nm;

所述石墨烯层的厚度为2~5 nm;

所述AlN层的厚度为300~400 nm。

10.权利要求7~9任一项所述的二维AlN材料应用于制备HEMT器件、深紫外探测器或深紫外LED中。

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