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申请/专利权人：北京大学

摘要：本发明公开了一种III族氮化物半导体晶格极性的调控方法。本发明通过在III族氮化物的制备过程中引入反型层，利用反型层重塑晶格驱动III族氮化物晶格极性的反转，使得III族氮化物能够在制备过程中完成可控的晶格极性反转，实现了对目标III族氮化物金属极性和氮极性可选择性的生长，其最终极性与氮化物初始极性无关；本发明极大拓展了III族氮化物外延生长的衬底选择范围，特别是对于制备难度和成本更高的氮极性III族氮化物，使之能在更低廉的金属极性上完成制备，制备流程简单、可控且成本低，对于进一步实现低本高效氮极性III族氮化物生长及其功率射频器件意义重大。

主权项：1.一种III族氮化物半导体晶格极性的调控方法，其特征在于，所述调控方法包括以下步骤：1提供III族氮化物外延生长的衬底，衬底包括两类：第一类衬底为III族氮化物模板或III族氮化物单晶衬底；第二类衬底为蓝宝石、硅、碳化硅或金刚石衬底；2在衬底上外延生长III族氮化物基底层；对于衬底采用第一类衬底，III族氮化物基底层上表面的极性延续衬底表面的极性；对于衬底采用第二类衬底，III族氮化物基底层上表面的极性由衬底确定：在0001面蓝宝石、111面硅、碳面碳化硅或金刚石衬底上生长的III族氮化物基底层为氮极性，在硅面碳化硅上生长的III族氮化物基底层为金属极性；3采用直接生长法或者少数元素富集法形成反型层：a直接生长法形成反型层：在III族氮化物基底层的表面外延生长III族氮化物，并且在生长过程中通入少数元素的单质或化合物，通过添加少数元素以生长的方式形成少数元素和III族氮化物元素生成的多元合金，作为反型层；b少数元素富集法形成反型层：在III族氮化物基底层的表面外延生长III族氮化物，在生长III族氮化物的过程中改变生长条件，首先将外延条件设置为富金属条件，在富金属条件下，衬底中的少数元素或III族氮化物中非故意掺杂的少数元素富集在III族氮化物的表面，然后将外延条件转变为富氮条件，使得少数元素参与生长形成少数元素和III族氮化物元素生成的多元合金，作为反型层；少数元素和III族氮化物元素生成多元合金的反型层，沿生长方向上具有中心对称的结构，即反型层沿c方向是非极性的；4在反型层的表面外延生长III族氮化物翻转层；反型层对外延生长的III族氮化物的晶格极性进行诱导重塑，驱动反型层上方的III族氮化物翻转层的极性相对于下方的III族氮化物基底层极性的反转；反型层的非极性特征隔绝了下方III族氮化物基底层的极性在生长过程中对上方III族氮化物翻转层极性的诱导作用；进一步，反型层的上下界面原子总是倾向与III族氮化物的同一种极性面上的原子成键，并且具有纤锌矿结构的III族氮化物翻转层的上下表面的晶格极性相反，使得位于反型层下方的氮化物基底层表面的极性与位于反型层上方的氮化物翻转层表面的晶格极性相反，实现可控的晶格极性反转。

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