CN115050864A

CN115050864A - 一种基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法

Info

Publication number: CN115050864A
Application number: CN202210981417.5A
Authority: CN
Inventors: 王新强; 刘放; 陈兆营; 郭昱成; 王涛; 盛博文; 沈波
Original assignee: Peking University
Current assignee: Peking University
Priority date: 2022-08-16
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2042-08-16
Also published as: WO2024036680A1; CN115050864B

Abstract

本发明公开了一种基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro‑LED阵列的制备方法。本发明通过制备二维材料掩膜层，得到位错密度低于1×10⁹ cm^‑2的位错过滤层，并进一步得到位错密度低于1×10⁸ cm^‑2的单晶氮化物薄膜，能够在大晶格失配且大热膨胀系数失配的非单晶衬底上实现超高质量的单晶氮化物功能结构，除能够用于制备Micro‑LED器件，还能够扩展用于制备射频器件、功率器件、发光器件和探测器件等，具有工艺普适性；采用激光破坏外延结构与非单晶衬底的界面结合，能够实现外延结构的无损分离和非单晶衬底的多次重复利用，节能环保、工艺简单并适于批量生产。

Description

一种基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体发光器件的制备技术，具体涉及一种基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法。

背景技术

由于同质衬底匮乏，氮化物半导体通常异质外延于晶格对称性匹配的单晶衬底上。例如，制备氮化物发光器件通常选择高透光度的单晶蓝宝石衬底，制备电子器件通常选择单晶硅或单晶碳化硅衬底。但是，上述单晶衬底尚不能充分满足发光器件的出光效率、透明度、散热能力等方面的要求，亟需探索非单晶衬底上的单晶氮化物制备技术，提高器件热管理能力与综合性能、降低成本并扩展器件应用领域。

在石英等非单晶衬底上采用单晶二维材料辅助外延的方法可以实现单晶氮化物薄膜，但是存在以下几方面的问题：（1）外延薄膜厚度超过1微米时，外延薄膜与二维材料的界面相互作用将强于二维材料与非单晶衬底的界面相互作用，导致外延薄膜在生长或降温时因部分界面分离而破碎；（2）当外延薄膜厚度小于1微米时，外延薄膜的位错密度通常高于3×10¹⁰ cm^-2，对应的X射线衍射（0002）晶面的摇摆曲线半宽大于1度，导致其上制备的发光器件电光转换效率低、电子器件漏电严重，不能满足柔性LED、紫外LED、射频功率器件等领域的应用要求，特别是不能满足材料质量要求极高的微型发光二极管（Micro-LED）领域的研发要求。

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，本发明提出了一种基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法。

本发明的基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法，包括以下步骤：

1）制备模板层：

a）提供非单晶衬底，非单晶衬底采用刚性非金属材料；对非单晶衬底进行双面抛光；

b）通过湿法或干法转移的方式在非单晶衬底的上表面形成二维原子晶体诱导层，二维原子晶体诱导层为具有掺杂原子的单晶结构，暴露在二维原子晶体诱导层表面的掺杂原子提供表面不饱和悬挂键，作为单晶氮化物的成核位点，为单晶氮化物生长提供所需的改性表面；

c）在二维原子晶体诱导层上沉积第一层单晶氮化物，形成模板层；

2）制备位错过滤层：

a）将第一二维材料掩膜层转移至模板层的上表面；

b）通过掩膜保护与选择性刻蚀的方法，在第一二维材料掩膜层上形成由多个周期性二维排列的通孔构成的第一通孔阵列，行与列的周期相等，每一个通孔的深度与第一二维材料掩膜层厚度一致，通孔的直径小于第一通孔阵列周期的2/3；

c）在第一二维材料掩膜层上沉积第二层单晶氮化物，第一二维材料掩膜层上第一通孔阵列以外的表面不具有表面不饱和悬挂键而不能生长单晶氮化物，第一通孔阵列下方对应的模板层的区域，具有表面不饱和悬挂键能够生长单晶氮化物，实现第一次位错过滤，即非第一通孔阵列对应的模板层中的位错不能进入到上层的第二层单晶氮化物中；

d）增加生长温度和氮源与III族源的流量的化学计量比，促使第二层单晶氮化物的厚度超过第一二维材料掩膜层的厚度后，继续纵向生长的同时横向扩展，直至完全包裹第一二维材料掩膜层，横向扩展过程处于近无应力状态，导致位错自第一通孔阵列对应的模板层的区域扩展至第二层单晶氮化物时，位错的繁衍方向发生改变，使得部分位错湮灭，得到位错密度低于模板层的位错过滤层；

3）制备单晶氮化物薄膜：

a）将第二二维材料掩膜层转移至位错过滤层的上表面；

b）通过掩膜保护与选择性刻蚀的方法，在第二二维材料掩膜层上形成由多个周期性二维排列的通孔构成的第二通孔阵列，每一个通孔的深度与第二二维材料掩膜层厚度一致，第二通孔阵列的周期和形状与第一通孔阵列一致，但第二通孔阵列的位置与第一通孔阵列具有水平偏移，水平偏移使得第二通孔阵列的通孔外边缘与第一通孔阵列的通孔外边缘相切；

c）在第二二维材料掩膜层上沉积第三层单晶氮化物，第二二维材料掩膜层上第二通孔阵列区域以外的表面不具有表面不饱和悬挂键而不能生长单晶氮化物，第二通孔阵列下方对应的位错过滤层的区域能够生长单晶氮化物，实现第二次位错过滤，即非第二通孔阵列对应的位错过滤层中的位错不能进入到上层的第三层单晶氮化物中；

d）增加生长温度和氮源与III族源的流量的化学计量比，促使第三层单晶氮化物的厚度超过第二二维材料掩膜层的厚度后，继续纵向生长的同时横向扩展，直至完全包裹第二二维材料掩膜层，横向扩展过程处于近无应力状态，导致位错自第二通孔阵列对应的位错过滤层的区域扩展至第三层单晶氮化物时，位错的繁衍方向发生改变，使得部分位错湮灭，得到位错密度低于位错过滤层的单晶氮化物薄膜；

4）制备单晶氮化物Micro-LED阵列：

a）将第三二维材料掩膜层转移至单晶氮化物薄膜的上表面；

b）通过掩膜保护与选择性刻蚀的方法，在第三二维材料掩膜层上形成由多个周期性二维排列的通孔构成的第三通孔阵列，行与列的周期相等，每一个通孔的深度与第三二维材料掩膜层的厚度一致，通孔的直径为第三通孔阵列周期的1/2至3/4，第三通孔阵列周期与第一通孔阵列周期一致；

c）在第三二维材料掩膜层上沉积单晶氮化物功能结构，第三二维材料掩膜层上第三通孔阵列区域以外的表面不具有表面不饱和悬挂键而不能生长单晶氮化物功能结构，第三通孔阵列下方对应的单晶氮化物薄膜的区域能够单晶生长氮化物功能结构，单晶氮化物功能结构为紫外或者可见光发光二极管结构中的一种；通过控制沉积过程中的生长温度和氮源与III族源流量的化学计量比，使得单晶氮化物功能结构的横向尺寸等于圆形通孔区的横向尺寸，仅进行纵向生长，单晶氮化物功能结构的高度大于第三二维材料掩膜层的厚度，形成与第三通孔阵列相同周期性分布的单晶氮化物Micro-LED阵列，每个通孔内的单晶氮化物功能结构作为单晶氮化物Micro-LED阵列的一个阵列元；

5）得到柔性单晶氮化物Micro-LED阵列：

a）采用旋涂的方式填充阵列元之间的缝隙，填充高度与阵列元的高度相同，得到平片结构；

b）在平片结构的表面贴附柔性保护层；

c）从非单晶衬底的背面入射激光，激光通过晶格共振吸收的方式加热非单晶衬底与模板层之间的二维原子晶体诱导层，熔化二维原子晶体诱导层，实现非单晶衬底与二维原子晶体诱导层以上的结构分离，得到柔性单晶氮化物Micro-LED阵列和可重复使用的非单晶衬底。

其中，在步骤1）的a）中，非单晶衬底的禁带宽度大于5 eV、与氮化物半导体晶格失配大于20%、热膨胀系数失配大于50%、可见光透明度大于0.99且熔点高于1200℃，采用石英、云母、刚玉和金刚石中的一种。

在步骤1）的b）中，二维原子晶体诱导层采用具有掺杂原子的单晶结构的石墨烯，掺杂原子为氮原子或者氧原子，氮原子或氧原子的占比大于1%，厚度为1~10 nm，掺杂原子提供表面不饱和悬挂键作为氮化物的成核位点，不需要对二维原子晶体诱导层进行额外的改性处理。

在步骤1）的c）中，采用金属有机物化学气相沉积技术、分子束外延、氢化物气相外延、磁控溅射或脉冲激光沉积技术生长第一层单晶氮化物，生长温度为900 ℃~1250 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为300~1000，III族源为金属或金属有机源，氮源为氨气或氮气，第一层单晶氮化物为AlN或者AlGaN和AlN复合结构，禁带宽度大于5eV，模板层的厚度为500 nm~1000 nm，模板层的位错密度低于5×10¹⁰ cm^-2且高于1×10⁹cm^-2。

在步骤2）的a）中，第一二维材料掩膜层采用多晶或者非晶结构的石墨烯、氮化硼或者过渡金属硫族化合物，厚度为10 nm~30 nm。

在步骤2）的b）中，掩膜保护与选择性刻蚀的具体工艺如下：在第一二维材料掩膜层的上表面旋涂光刻胶，通过具有设定的周期性形状的掩模版曝光处理光刻胶，通过化学腐蚀的方法除去因曝光变性的光刻胶，由未变性的具有设定的周期性形状的光刻胶提供掩膜保护；选择性刻蚀即采用等离子体刻蚀或者反应离子刻蚀等技术直接刻蚀具有掩膜保护的第一二维材料掩膜层，无掩膜保护区域被刻蚀，有掩膜保护区域未被刻蚀，采用化学清洗的方式除去残留的光刻胶层，将具有设定的周期性形状从光刻胶层转移到第一二维材料掩膜层。通孔的形状为圆柱体；第一通孔阵列的周期为0.1 μm~ 50μm。

在步骤2）的c）中，采用金属有机物化学气相沉积技术、分子束外延、氢化物气相外延、磁控溅射或脉冲激光沉积技术生长第二层单晶氮化物，生长温度为900 ℃~1250 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为300~1000，第二层单晶氮化物为AlN或者AlGaN和AlN复合结构，禁带宽度大于5 eV。

在步骤2）的d）中，生长温度增至1000 ℃~1350 ℃，V族/III族比增至1500~5000。位错过滤层的厚度为500 nm~2000 nm，位错密度低于1×10⁹ cm^-2。

在步骤3）的a）中，第二二维材料掩膜层采用多晶或者非晶结构的石墨烯、氮化硼或者过渡金属硫族化合物等中的一种组成，厚度为10 nm~30 nm。

在步骤3）的c）中，采用金属有机物化学气相沉积技术、分子束外延、氢化物气相外延、磁控溅射或脉冲激光沉积技术生长第三层单晶氮化物，生长温度为900 ℃~1250 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为300~1000，第三层单晶氮化物为AlN或者AlGaN和AlN复合结构，禁带宽度大于5 eV。

在步骤3）的d）中，生长温度增至1000 ℃~1350 ℃，V族/III族比增至1500~5000。单晶氮化物薄膜的厚度为500 nm~ 2000 nm，位错密度低于1×10⁸ cm^-2。

在步骤4）的a）中，第三二维材料掩膜层采用多晶或者非晶结构的石墨烯、氮化硼或者过渡金属硫族化合物等中的一种组成，厚度为10 nm~30 nm。

在步骤4）的c）中，生长温度为900 ℃~1250 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为300~1000；单晶氮化物功能结构即阵列元由n型层、量子结构和p型层组成，高度为0.5μm~3μm。

在步骤5）的a）中，旋涂聚甲基丙烯酸甲酯（PPMA）或聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

在步骤5）的b）中，柔性保护层由PMMA、透明导电薄膜或其他柔性有机物材料组成。

在步骤5）的c）中，从非单晶衬底的背面入射红外激光、紫外激光或可见激光；红外激光的波长大于800 nm。

本发明的优点：

本发明通过制备二维材料掩膜层，得到位错密度低于1×10⁹ cm^-2的位错过滤层，并进一步得到位错密度低于1×10⁸ cm^-2的单晶氮化物薄膜，能够在大晶格失配、大热膨胀系数失配的非单晶衬底上实现超高质量的单晶氮化物功能结构，除能够用于制备Micro-LED器件，还能够扩展用于制备射频器件、功率器件、发光器件和探测器件等，具有工艺普适性；采用激光破坏外延结构与非单晶衬底的界面结合，能够实现外延结构的无损分离和非单晶衬底的多次重复利用，节能环保、工艺简单并适于批量生产。

附图说明

图1为根据本发明的基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法得到模板层的剖面图；

图2为根据本发明的基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法得到位错过滤层的剖面图；

图3为根据本发明的基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法得到单晶氮化物薄膜的剖面图；

图4为根据本发明的基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法制备单晶氮化物Micro-LED阵列的剖面图；

图5为根据本发明的基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法得到柔性单晶氮化物Micro-LED阵列的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

本实施例的基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法，包括以下步骤：

1）制备模板层：

a）提供非单晶衬底1，非单晶衬底的禁带宽度大于5 eV，与氮化物半导体晶格失配大于20%，热膨胀系数失配大于50%，可见光透明度大于0.99、熔点高于1200℃的石英；对非单晶衬底进行双面抛光；

b）通过湿法或干法转移的方式在非单晶衬底的上表面形成二维原子晶体诱导层2，二维原子晶体诱导层为具有氮掺杂原子的单晶结构，氮原子占比为1.2%，厚度为5nm，暴露在二维原子晶体诱导层表面的掺杂原子提供表面不饱和悬挂键，作为氮化物的成核位点，为单晶氮化物生长提供所需的改性表面；

c）采用金属有机物化学气相沉积技术在二维原子晶体诱导层上沉积单晶AlN形成第一层单晶氮化物，形成模板层3，厚度为800 nm，模板层的位错密度低于5×10¹⁰ cm^-2且高于1×10⁹ cm^-2，如图1所示；

2）制备位错过滤层：

a）将第一二维材料掩膜层4转移至模板层的上表面，第一二维材料掩膜层为多晶的石墨烯，厚度为15nm；

b）在第一二维材料掩膜层的上表面旋涂光刻胶，通过具有设定的周期性形状的掩模版曝光处理光刻胶，通过化学腐蚀的方法除去因曝光变性的光刻胶，由未变性的具有设定的周期性形状的光刻胶提供掩膜保护；选择性刻蚀即采用等离子体刻蚀或者反应离子刻蚀等技术直接刻蚀具有掩膜保护的第一二维材料掩膜层，无掩膜保护区域被刻蚀，有掩膜保护区域未被刻蚀，采用化学清洗的方式除去残留的光刻胶层，将具有设定的周期性形状从光刻胶层转移到第一二维材料掩膜层，通孔的形状为圆柱体；在第一二维材料掩膜层上形成由多个周期性二维排列的通孔构成的第一通孔阵列，行与列的周期相等，每一个通孔的深度与第一二维材料掩膜层厚度一致，通孔的直径为第一通孔阵列周期的1/2，第一通孔阵列的周期为5μm；

c）采用金属有机物化学气相沉积技术在第一二维材料掩膜层上沉积单晶AlN形成第二层单晶氮化物，生长温度为1050℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为500，第二层单晶氮化物的禁带宽度大于5 eV，第一二维材料掩膜层上第一通孔阵列以外的表面不具有表面不饱和悬挂键而不能生长单晶氮化物，第一通孔阵列下方对应的模板层的区域，具有表面不饱和悬挂键能够生长单晶氮化物，实现第一次位错过滤，即非第一通孔阵列对应的模板层中的位错不能进入到上层的第二层单晶氮化物中；

d）生长温度增至1150 ℃，V族/III族比增至2000，促使第二层单晶氮化物的厚度超过第一二维材料掩膜层的厚度后，继续纵向生长的同时横向扩展，直至完全包裹第一二维材料掩膜层，横向扩展过程的近无应力状态，导致自第一通孔阵列对应的模板层的区域扩展至第二层单晶氮化物的位错繁衍方向发生改变，使得部分位错湮灭，得到位错密度低于1×10⁹ cm^-2的位错过滤层5，位错过滤层5的厚度为1500 nm，如图2所示；

3）制备单晶氮化物薄膜：

a）将第二二维材料掩膜层6转移至位错过滤层的上表面，第二二维材料掩膜层采用多晶石墨烯，厚度为20 nm；

b）通过掩膜保护与选择性刻蚀的方法，在第二二维材料掩膜层上形成由多个周期性二维排列的通孔构成的第二通孔阵列，每一个通孔的深度与第二二维材料掩膜层厚度一致，第二通孔阵列的周期和形状与第一二维材料掩膜的第一通孔阵列一致，但第二通孔阵列的位置与第一通孔阵列沿着行的方向水平偏移，水平偏移量为通孔的直径；

c）采用金属有机物化学气相沉积技术在第二二维材料掩膜层上沉积单晶AlN形成第三层单晶氮化物，生长温度为1050 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为500，第三层单晶氮化物的禁带宽度大于5 eV，第二通孔阵列区域以外的第二二维材料掩膜层的表面不具有表面不饱和悬挂键而不能生长单晶氮化物，第二通孔阵列下方对应的位错过滤层的区域能够生长单晶氮化物，实现第二次位错过滤，即非第二通孔阵列对应的位错过滤层中的位错不能进入到上层的第三层单晶氮化物中；

d）生长温度增至1150 ℃，V族/III族比增至2000，促使第三层单晶氮化物的厚度超过第二二维材料掩膜层的厚度后，继续纵向生长的同时横向扩展，直至完全包裹第二二维材料掩膜层，横向扩展过程的近无应力状态，导致自第二通孔阵列对应的位错过滤层的区域扩展至第三层单晶氮化物的位错繁衍方向发生改变，使得部分位错湮灭，得到位错密度低于1×10⁸ cm^-2的单晶氮化物薄膜7，单晶氮化物薄膜7的厚度为1500 nm，如图3所示；

4）制备单晶氮化物Micro-LED阵列：

a）将第三二维材料掩膜层8转移至单晶氮化物薄膜的上表面，第三二维材料掩膜层采用多晶石墨烯，厚度为20 nm；

b）通过掩膜保护与选择性刻蚀的方法，在第三二维材料掩膜层上形成由多个周期性二维排列的通孔构成的第三通孔阵列，行与列的周期相等，每一个通孔的深度与第三二维材料掩膜层厚度一致，通孔的直径为第三通孔阵列周期的3/5，第三通孔阵列周期与第一通孔阵列周期一致；

c）采用金属有机物化学气相沉积技术，生长温度为1050 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为500，在第三二维材料掩膜层上沉积氮化物功能结构，第三通孔阵列区域以外的第三二维材料掩膜层的表面不具有表面不饱和悬挂键而不能生长氮化物功能结构，第三通孔阵列下方对应的单晶氮化物薄膜的区域能够生长氮化物功能结构，氮化物功能结构为紫外或者可见光发光二极管结构中的一种；通过控制沉积过程中的生长温度、氮源与III族源的流量的化学计量比，使得氮化物功能结构的横向尺寸等于圆形通孔区的横向尺寸，仅进行纵向生长，形成与第三通孔阵列相同周期性分布的单晶氮化物Micro-LED阵列9，每个通孔内的氮化物功能结构作为单晶氮化物Micro-LED阵列的一个阵列元，高度为1μm，如图4所示；

5）得到柔性单晶氮化物Micro-LED阵列：

a）采用旋涂聚甲基丙烯酸甲酯10的方式填充阵列元之间的缝隙，填充高度与阵列元的高度相同，得到平片结构；

b）在平片结构的表面贴附透明导电薄膜作为柔性保护层11；

c）从非单晶衬底的背面入射红外激光，波长大于800 nm，红外激光通过晶格共振吸收的方式加热非单晶衬底与模板层之间的二维原子晶体诱导层，熔化二维原子晶体诱导层，实现非单晶衬底与二维原子晶体诱导层以上的结构分离，得到柔性单晶氮化物Micro-LED阵列和可重复使用的非单晶衬底，如图5所示。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims

1.一种基于非单晶衬底的单晶氮化物Micro-LED阵列的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1）制备模板层：

2）制备位错过滤层：

a）将第一二维材料掩膜层转移至模板层的上表面；

3）制备单晶氮化物薄膜：

a）将第二二维材料掩膜层转移至位错过滤层的上表面；

4）制备单晶氮化物Micro-LED阵列：

a）将第三二维材料掩膜层转移至单晶氮化物薄膜的上表面；

b）通过掩膜保护与选择性刻蚀的方法，在第三二维材料掩膜层上形成由多个周期性二维排列的通孔构成的第三通孔阵列，行与列的周期相等，每一个通孔的深度与第三二维材料掩膜层厚度一致，通孔的直径为第三通孔阵列周期的1/2至3/4，第三通孔阵列周期与第一通孔阵列周期一致；

5）得到柔性单晶氮化物Micro-LED阵列：

b）在平片结构的表面贴附柔性保护层；

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）的a）中，非单晶衬底的禁带宽度大于5 eV、与氮化物半导体晶格失配大于20%、热膨胀系数失配大于50%、可见光透明度大于0.99且熔点高于1200℃。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）的b）中，二维原子晶体诱导层采用具有掺杂原子的单晶结构的石墨烯，掺杂原子为氮原子或者氧原子，氮原子或氧原子的占比大于1%，厚度为1~10 nm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）的c）中，采用金属有机物化学气相沉积技术、分子束外延、氢化物气相外延、磁控溅射或脉冲激光沉积技术生长第一层单晶氮化物，生长温度为900 ℃~1250 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为300~1000，III族源为金属或金属有机源，氮源为氨气或氮气，第一层单晶氮化物为AlN或者AlGaN和AlN复合结构，禁带宽度大于5 eV，模板层的厚度为500 nm~1000 nm，模板层的位错密度低于5×10¹⁰ cm^-2且高于1×10⁹ cm^-2。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2）的a）中，第一二维材料掩膜层采用多晶或者非晶结构的石墨烯、氮化硼或者过渡金属硫族化合物，厚度为10 nm~30 nm。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2）的c）中，在步骤2）的c）中，采用金属有机物化学气相沉积技术、分子束外延、氢化物气相外延、磁控溅射或脉冲激光沉积技术生长第二层单晶氮化物，生长温度为900 ℃~1250 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为300~1000，第二层单晶氮化物为AlN或者AlGaN和AlN复合结构，禁带宽度大于5 eV。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2）的d）中，生长温度增至1000 ℃~1350 ℃，V族/III族比增至1500~5000；位错过滤层的厚度为500 nm~2000 nm，位错密度低于1×10⁹ cm^-2。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤4）的c）中，生长温度为900 ℃~1250 ℃，氮源与III族源的流量的化学计量比即V族/III族为300~1000；阵列元由n型层、量子结构和p型层组成，高度为0.5μm~3μm。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤5）的a）中，旋涂聚甲基丙烯酸甲酯或聚二甲基硅氧烷。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤5）的c）中，从非单晶衬底的背面入射红外激光、紫外激光或可见激光。