[0007] 针对现有空穴激活方式的不足，本发明提出一种P型氮化镓材料空穴激活的方法，可获得高空穴浓度的氮化镓(GaN)材料。
[0008] 本发明还提供一种用于制作高空穴P型氮化镓的GaN基器件的方法。
[0009] 术语解释：
[0010] 1、MOCVD:Metal Organic Chemical Vapour Deposition,金属有机物化学气相沉积。
[0011] 2、CVD:Chemical Vapour Deposition，化学气相沉积。
[0012] 本发明的技术方案如下：
[0013] 一种P型氮化镓材料空穴激活的方法，包括按现有技术在衬底材料上制备GaN基器件结构，其中，生长P型GaN层时，使用N2作为金属有机物源的载气，通入二茂镁作为Mg掺杂源，Mg掺杂浓度为5×1017/cm3～5×1021/cm3；反应室的整体气氛中，使用N2和H2的混合气，混合气中N2和H2的体积比为1～5:1～5；压力提高至310～400torr；生长温度为800～1050摄氏度；P型GaN的生长速率控制在0.5～4μm/h；生长P型GaN材料的同时完成对空穴的激活。
[0014] 根据本发明优选的，P型GaN层生长厚度80-400nm，进一步优选100-200nm。
[0015] 根据本发明优选的，混合气中N2和H2的体积比为1:1～3。
[0016] 根据本发明优选的，反应室中的压力为380～400torr。
[0017] 根据本发明优选的，P型GaN的生长速率控制在2～3μm/h。
[0018] 根据本发明优选的，P型GaN的生长温度为900～1000摄氏度。
[0019] 根据本发明优选的，在生长P型GaN层之后的结构层生长过程中，始终保持生长气氛中含有N2；进一步优选的，保持生长气氛中N2比例为5-20％体积比。以避免P型氮化镓材料已经激活的空穴再度发生络合。
[0020] 根据本发明优选的，所述衬底为蓝宝石、碳化硅或硅衬底；
[0021] 根据本发明优选的，所述P型GaN层是采用MOCVD法生长或CVD法生长。在衬底材料上制备GaN基器件结构时，在P型GaN层之前生长的各层材料，根据目标产品类型不同可做相应调整。在P型GaN层上继续生长器件所需结构其余的层材料，也可根据所目标产品类型不同做相应调整。
[0022] 一种用于制作高空穴P型氮化镓的GaN基器件的方法，其中包括：
[0023] 形成包含P型掺杂剂的氮化镓的GaN基器件的结构；P型掺杂剂为Mg；
[0024] 形成GaN基器件的结构的过程中，包含P型掺杂剂的氮化镓的生长方法包括使用N2作为金属有机物源的载气，通入二茂镁作为Mg掺杂源，Mg掺杂浓度为5×1017/cm3～5×1021/cm3；反应室的整体气氛中，使用N2和H2的混合气，混合气中N2和H2的体积比为1～5:1～5；压力提高至310～400torr；生长温度为800～1050摄氏度；P型GaN的生长速率控制在0.5～4μm/h；生长P型GaN材料的同时完成对空穴的激活。
[0025] 所述GaN基器件结构是采用MOCVD法生长制备的。在生长P型GaN层之后的结构层生长过程中，始终保持生长气氛中含有N2；进一步优选的，保持生长气氛中N2比例为5-20％体积比。
[0026] GaN基器件的结构包括GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN中的至少一种。
[0027] 本发明中涉及的制备GaN基器件结构按现有技术，GaN基器件结构一般包括衬底、成核层、GaN缓冲层、(Si掺杂的)N型GaN层、多量子阱发光层、(Mg掺杂的)P型AlGaN层、Mg掺杂的P型GaN层、(Mg掺杂的)欧姆接触层。这些层可以组成完整的GaN-LED器件，但其中有一些层是可以被其他材料替代的，以上列出的层结构材料只是现有技术中的一种代表性方案。本发明的方法主要是针对GaN基器件结构中Mg掺杂的P型GaN层进行空穴激活。
[0028] 下面是利用本发明的P型氮化镓材料空穴激活的方法制备一种高空穴P型氮化镓的GaN基器件的示例。
[0029] 一种用于制作高空穴P型氮化镓的GaN基器件的方法，包括步骤如下：
[0030] (1)在衬底上利用MOCVD工艺生长AlN成核层，成核层厚度80-120nm，生长温度900-1100摄氏度，压力45-50torr，生长气氛为H2；
[0031] (2)在AlN成核层上依次生长GaN缓冲层、N型GaN层、多量子阱发光层、P型AlGaN层,各层厚度分别为1-3μm、1-3μm、160-250nm、20-30nm,各层生长温度分别为900-1100摄氏度、900-1100摄氏度、700-750摄氏度、760-800摄氏度,各层生长压力分别为260-300torr、260-
300torr、260-300torr、120-150torr,各层生长气氛分别为H2、H2、N2、N2；
[0032] (3)在P型AlGaN层上生长P型GaN层，使用N2作为金属有机物源的载气，通入二茂镁作为Mg掺杂源，Mg掺杂浓度为5×1017/cm3～5×1021/cm3；反应室的生长气氛为N2和H2混合气，所述混合气的体积比为N2：H2＝1-5:1-5；生长压力310-400torr，生长温度800-1050摄氏度，P型GaN的生长速率控制在0.5～4μm/h；生长厚度80-400nm；
[0033] (4)在P型GaN层的表面生长欧姆接触层，保持生长气氛中N2比例为5-20％体积比。
[0034] 与现有技术相比，本发明的优良效果如下：
[0035] 本发明通过改变P型GaN生长的气氛、温度和压力的生长条件，获得了在线激活空穴的P型GaN材料，避免了外延生长之后还需要进行二次处理以激活空穴的问题，减少了工艺步骤，节约了生产成本。经过测试，通过该方法激活的P型GaN空穴浓度可达1E18以上，完全满足商品化生产的要求。
[0036] 本发明的方法工艺简单、控制难度小，只需要调整P型GaN生长条件以及生长气氛，生长压力略作提高，生长温度略作降低。使用N2和H2的混合气在工业上也易于实现。本发明的方法适用于MOCVD、CVD等一般的商品化的设备。
