[发明专利]外延结构体

说明书

技术领域

本发明涉及一种外延结构体，尤其涉及一种具有石墨烯的外延结构体。

背景技术

外延衬底，尤其氮化钾外延衬底为制作半导体器件的主要材料之一。例如，近年来，制备发光二极管（LED）的氮化镓外延片成为研究的热点。

所述氮化镓外延片是指在一定条件下，将氮化镓材料分子，有规则排列，定向生长在外延衬底如蓝宝石基底上，然后再用于制备发光二极管。高质量氮化镓外延片的制备一直是研究的难点。现有技术中，外延衬底的制备方法为将蓝宝石基底的一表面进行抛光，形成一平面，然后用于生长氮化镓外延片。

然而，由于氮化镓和蓝宝石基底的晶格常数以及热膨胀系数的不同，从而导致氮化镓外延层存在较多位错缺陷。而且，氮化镓外延层和外延衬底之间存在较大应力，应力越大会导致氮化镓外延层破裂。这种外延衬底普遍存在晶格失配现象，且易形成位错等缺陷，从而使得制备的外延结构体质量不够高，影响其应用范围。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种高质量的外延结构体。

一种外延结构体，其中，所述外延结构体包括依次层叠设置的一基底，一石墨烯层及一外延层，所述基底与所述外延层接触的表面具有多个微米级凹陷，相邻的凹陷之间形成凸起，形成一图案化的表面，所述石墨烯层设置于所述图案化的表面，所述外延层与所述基底接触的表面与所述图案化的表面耦合，对应凸起位置处的石墨烯层夹持于基底与外延层之间，对应凹陷位置处的石墨烯层嵌入所述外延层中。

一种外延结构体，所述外延结构体包括：一基底，所述基底一表面具有多个凹陷，形成一图案化的表面；一石墨烯层，所述石墨烯层设置于所述图案化的表面，所述石墨烯层具有多个空隙，所述石墨烯层的起伏趋势与图案化的表面的起伏趋势相同；以及一外延层，所述外延层形成于所述基底图案化的表面，所述石墨烯层位于所述外延层与所述基底之间。

一种外延结构体，其包括：一基底，该基底具有一图案化的外延生长面，以及一外延层形成于所述图案化的外延生长面，其中，进一步包括一图案化的单层石墨烯薄膜设置于所述外延层与基底之间，且该图案化的单层石墨烯薄膜具有多个空隙，所述外延层贯穿石墨烯层的多个空隙与所述基底的外延生长面接触。

与现有技术相比，由于在所述基底的图案化的外延生长面设置一石墨烯层作为生长外延层的掩模，进而减小了外延层生长过程中的位错缺陷，提高了所述外延层的质量，从而提高了所述外延结构体的质量。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的外延结构体的制备方法的工艺流程图。

图2为本发明第一实施例提供外延结构体的制备方法中的图案化基底工艺流程图。

图3为图1所示的外延结构体的制备方法中基底的结构示意图。

图4为本发明第一实施例中采用的包括多个微孔的石墨烯层的结构示意图。

图5为本发明第一实施例中采用的包括多个条形间隙的石墨烯层的结构示意图。

图6为本发明第一实施例中采用的包括多个不同形状开口的石墨烯层的结构示意图。

图7为本发明第一实施例中采用的包括多个间隔设置的图形的石墨烯层的结构示意图。

图8为图1所示的外延结构体的制备方法中采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图9为图7中的碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。

图10为本发明第一实施例提供的外延结构体的制备方法中采用的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。

图11为本发明第一实施例中所述外延层生长过程示意图。

图12为本发明第一实施例提供的外延结构体的结构示意图。

图13为图12所示外延结构体沿XIII-XIII的剖面示意图。

图14为本发明第二实施例提供的外延结构体的结构示意图。

图15为图14所示的外延结构体的立体分解图。

图16为本发明第三实施例提供的外延结构体的结构示意图。

图17为本发明第四实施例提供的外延结构体的制备方法的工艺流程图。

图18为本发明第五实施例提供的外延结构体的结构示意图。

图19为本发明第六实施例提供的外延结构体的结构示意图。

主要元件符号说明