广州南沙地大滨海研究院;中国地质大学(武汉);中国地质大学深圳研究院孙庆磊获国家专利权
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龙图腾网获悉广州南沙地大滨海研究院;中国地质大学(武汉);中国地质大学深圳研究院申请的专利一种金刚石与氮化镓键合的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120119334B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510319370.X,技术领域涉及:C30B29/38;该发明授权一种金刚石与氮化镓键合的方法是由孙庆磊;李施霖;刘富初;蒋宏勇;李嘉宁;陈博远设计研发完成,并于2025-03-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种金刚石与氮化镓键合的方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种金刚石与氮化镓键合的方法,包括准备单晶金刚石和GaN外延片,蚀刻GaN外延片使其形成层状阶梯型结构,然后用Ar离子束轰击GaN激活其表面,在表面沉积中间层,沉积完成后将中间层减薄至露出中间GaN部分,减薄完成后进行抛光,分别将GaN和单晶金刚石放入酸性和碱性溶液中浸泡,完成后将他们相互接触施加压力高温退火进行键合,完成后再去除GaN外延片的衬底,最终得到GaN金刚石。本发明通过层状阶梯型结构设计不仅能够实现金刚石与GaN的键合,还能有效降低界面热阻,显著增加接触面积,能够使GaN器件散热更均匀更充分,并解决热膨胀系数差异问题。
本发明授权一种金刚石与氮化镓键合的方法在权利要求书中公布了:1.一种金刚石与氮化镓键合的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: S1、准备单晶金刚石4以及蓝宝石或Si衬底1上生长的GaN2,其中,单晶金刚石4的Ra小于10nm,GaN2的Ra小于5nm; S2、利用层状阶梯型结构的掩模蚀刻GaN外延片使其形成层状阶梯型结构,并在蚀刻结束后,对GaN2和单晶金刚石4进行超声清洗和氮气干燥; 所述S2中,GaN外延片被蚀刻成三层阶梯型结构,且蚀刻成三层阶梯型结构的方法包括但不限于化学蚀刻、等离子体蚀刻和电子束蚀刻; 所述S2中,GaN外延片被蚀刻成三层阶梯型结构的方法包括: 1第一层蚀刻深度为50-70nm,形成最底层的宽大凸型结构; 2第二层蚀刻深度为25-40nm,形成中间层的凸型结构; 3第三层蚀刻深度为50-120nm,形成最上层的凸型结构; S3、用Ar离子束对GaN2表面进行轰击处理,去除氧化层并激活GaN2表面,然后在GaN2的表面生长缓冲层,同时缓冲层填满阶梯两侧并覆盖中间GaN2; 所述S3中,GaN2表面生长的缓冲层为SiC或AlN中间层3; 所述S3中,GaN2表面生长缓冲层的方法具体包括: 1缓冲层填充最底层凸型结构的两侧,形成第一层结构; 2缓冲层填充中间层凸型结构的两侧,形成第二层结构; 3缓冲层填充最上层凸型结构的两侧,形成第三层结构并将GaN2全部覆盖; S4、将生长的缓冲层减薄至露出GaN2的中间区域并抛光; S5、分别将减薄抛光完成的GaN外延片和单晶金刚石4放入不同的溶液中浸泡; S6、将浸泡完成的GaN外延片和单晶金刚石4用去离子水清洗并用氮气干燥,得到GaN外延片的样品和单晶金刚石4的样品,将GaN外延片的样品和单晶金刚石4的样品相互接触并在高温退火的同时施加压力使其键合,完成后去除GaN外延片上的衬底,得到目标GaN金刚石。
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