[发明专利]一种利用涂层硅衬底生长氮化镓晶体的方法

权利要求书

1.一种利用涂层硅衬底生长氮化镓晶体的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将氮化硼、Al(OH)₃粉、高熔点金属盐按质量比为1:0.1~0.3:0.01~0.05混合加入到行星球磨机中研磨10~15min，过20~100目筛；

（2）将步骤（1）中的研磨混合物放入搅拌反应釜中，加入乙醇和水按体积比为1:0.5~1的混合液，配成质量浓度为60~80%分散液，加入分散剂，以1000~5000rpm的速度混合搅拌分散20~40min，得到混合浆料；

（3）将步骤（2）中得到的浆料泵入同向啮合螺杆挤出机加料口中，设置分散螺纹元件段反应温度为120~140℃，反应10~20min，浆料通过分散螺纹元件，使铝离子和高熔点金属离子均匀插入到氮化硼的层状结构中；通过辅料口加入热塑性树脂胶黏剂，然后通过混炼螺纹元件，设置该段反应温度为300~400℃，混炼反应10~15min，然后通过挤压形成掺杂氮化硼薄片；

（4）将步骤（3）中的掺杂氮化硼薄片置于已经进行表面清理的硅基底上，之后进行装套，密封，进行超高压热处理，温度范围为400~800℃、压力为2~8GPa下，保温1~15min，即将掺杂氮化硼薄片与硅基底键合在一起，冷却即得生长氮化镓晶体的涂层硅衬底；

（5）将制备好的涂层硅衬底放入氢化物气相外延系统中进行GaN晶体外延生长。

2.根据权利要求1所述的一种利用涂层硅衬底生长氮化镓晶体的方法，其特征在于步骤（1）中所述的氮化硼为六方晶系氮化硼纳米片；所述的高熔点金属为钒、钼、锆、钨、钽、铌中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种利用涂层硅衬底生长氮化镓晶体的方法，其特征在于步骤（2）中所述的分散剂为酯化淀粉、聚乙二醇、油酸铵、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯磺酸钠中的至少一种，分散剂的用量为研磨混合物总质量的1~10%。

4.根据权利要求1所述的一种利用涂层硅衬底生长氮化镓晶体的方法，其特征在于步骤（3）中所述的热塑性树脂胶黏剂为聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯共聚树脂、过氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯和聚酰胺中的至少一种，其中热塑性树脂胶黏剂的用量为混合浆料总量的1~5%。