[发明专利]一种六方氮化硼薄膜的制备剥离及转移方法

说明书

本发明公开一种六方氮化硼薄膜的制备剥离及转移方法，通过磁控溅射的方式制备出六方氮化硼薄膜(h‑BN薄膜)，并采用溶液浸泡的物理方法，实现快速大面积的完整剥离。通过去离子水或碱性溶液的不同配比实现对h‑BN薄膜剥离速度的控制。本发明利用磁控溅射的方式制备h‑BN薄膜，工艺简单，且能够实现大面积均匀制备，易实现产业化生产，同时该剥离方法能够实现大面积完整无损剥离，剥离速度可控，为研究h‑BN薄膜特性及制备垂直结构大功率深紫外LED器件提供了重要基础。

技术领域

本发明属于光电器件和功能薄膜技术领域，具体涉及一种基于磁控溅射法制备h-BN薄膜及其剥离转移的方法。

背景技术

氮化硼(BN)薄膜具有宽带隙、热稳定性好、化学稳定性好等特点。h-BN作为一种二维结构的材料，由于层与层之间的相互作用力为范德瓦尔斯力，使其通过物理的方式实现剥离和转移成为可能。现阶段h-BN薄膜主要通过化学沉积法制备，并通过化学溶液腐蚀掉衬底的方式实现薄膜的转移。如中国专利申请201510039073.6和201810622263.4中所述，将h-BN薄膜制备在铜(Cu)衬底上，然后利用酸溶液将Cu衬底腐蚀掉的方法，实现薄膜的剥离转移。这种制备与剥离成本较高，且很难实现h-BN薄膜的无损大面积均匀剥离转移。

紫外LED已经在杀菌消毒、空气与水的净化，生物检测等方面发挥着重要作用，大功率的深紫外LED是今后的发展方向。制备垂直结构紫外LED的关键技术之一是衬底的剥离，现阶段采用的技术为利用激光烧蚀的方法进行剥离。由于外延材料的特性，在利用激光烧蚀的办法剥离时，容易造成外延结构的碎裂，并且剥离成本高。受制于目前的制备工艺水平，尤其是衬底剥离方法的单一性和局限性，限制了大功率深紫外LED器件的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种六方氮化硼薄膜制备剥离及转移方法，以解决上述技术问题。本发明通过磁控溅射方法制备h-BN薄膜，并采用溶液浸泡方法实现了薄膜的完整剥离，能够使薄膜成功转移到其他衬底上。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种六方氮化硼薄膜的制备剥离方法，包括以下步骤：

步骤1)、将清洁干净的生长衬底放入溅射腔室内，升温至溅射温度，并在特定气氛下磁控溅射在衬底上沉积第一层h-BN薄膜(2)；

步骤2)、溅射完成第一层h-BN薄膜后，生长衬底在真空中自然冷却至室温；再次对溅射腔室升温至溅射温度，并在相同特定气氛下磁控溅射在第一层h-BN薄膜上沉积第二层h-BN薄膜；

步骤3)、溅射完成第二层h-BN薄膜后，生长衬底在真空中自然冷却至室温取出；

步骤4)、将生长衬底转移到具有去离子水或者碱性溶液的容器中浸泡，第二层h-BN薄膜从第一层h-BN薄膜上脱落，获得剥离的第二层h-BN薄膜。

进一步的，步骤1)中溅射温度为600℃；特定气氛为向溅射腔室内充入氮气与氩气的混合气体，氮气与氩气的气体流量比为30:10sccm；磁控溅射时溅射靶材的功率为250～400W，溅射工作压强为0.5～0.7Pa，靶间距为100～150mm，真空度为5×10^-4Pa，溅射时间大于等于1.5h；第一层h-BN薄膜的厚度为150～200nm。

进一步的，步骤2)中采用与步骤(1)相同工艺参数，第二层h-BN薄膜的厚度为100～200nm。

进一步的，步骤4)中碱性溶液的浓度范围为0.05～1mol/L。

进一步的，步骤4)中浸泡的时间为3～48h。

进一步的，碱性溶液为KOH溶液。