CN117488408B - 单晶氮化铝材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及半导体材料技术领域，具体而言，涉及一种单晶氮化铝材料及其制备方法。单晶氮化铝材料的制备方法包括：对前驱体进行氮等离子体辐照处理；前驱体包括交替堆叠的氮化铝层和单质铝层；氮等离子体辐照处理的温度不低于1300℃。在氮等离子体辐照处理下，交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以在1300℃下就重结晶形成单晶氮化铝材料，且单晶质量较高，位错密度小于109/cm2数量级。无需在高于1700℃的高温环境下进行面对面退火，即可制备出高质量的单晶氮化铝材料，制备工艺简单易行，适于大规模产业化生产，且有利于避免面对面退火工艺带来的表面划痕等机械磨损，产品良率较高，极大程度地扩展了单晶氮化铝材料的应用范围。
Description
技术领域
本申请涉及半导体材料技术领域，具体而言，涉及一种单晶氮化铝材料及其制备方法。
背景技术
氮化铝作为新一代的超宽禁带半导体材料，具有耐高温、耐击穿电压高以及光学窗口宽等优异的半导体特性，也具有高频压电性能，使得氮化铝材料在声学特性领域具有优势，特别是在高频通讯滤波领域具有优势，导致行业中对高质量的单晶氮化铝材料的需求不断增加。
目前，高质量单晶氮化铝材料的制备较难；尽管目前行业中提出的面对面退火工艺可以实现制备出高质量的单晶氮化铝材料，但是，面对面退火工艺需要高于1700℃的高温环境，极高的温度环境增加了设备成本和批量制备的困难；此外，面对面退火工艺由于需要机械接触，使得面对面退火制备的单晶氮化铝材料的表面具有机械划痕等，进而导致单晶氮化铝材料的良率较低，极大程度地限制了单晶氮化铝材料的进一步应用。
发明内容
本申请的目的在于提供一种单晶氮化铝材料及其制备方法，其旨在改善现有的单晶氮化铝材料的制备需要极高温的条件且单晶氮化铝材料的制备良率不高的技术问题。
第一方面，本申请提供一种单晶氮化铝材料的制备方法，包括：对前驱体进行氮等离子体辐照处理；其中，前驱体包括交替堆叠的氮化铝层和单质铝层；氮等离子体辐照处理的温度不低于1300℃。
在氮等离子体辐照处理下，交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以在较低的温度下(临界温度为1300℃)就重结晶形成单晶氮化铝材料，且单晶质量较高，位错密度小于109/cm2数量级。无需在高于1700℃的高温环境下进行面对面退火，即可实现制备出高质量的单晶氮化铝材料，制备工艺简单易行，适于大规模产业化生产，且有利于避免面对面退火工艺带来的表面划痕等机械磨损，产品良率较高，极大程度地扩展了单晶氮化铝材料的应用范围。
在本申请第一方面的一些实施例中，前驱体中氮化铝层的厚度与单质铝层的厚度的比值为(5-10)：1。
上述条件下，交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以充分重结晶形成单晶氮化铝材料，且有利于进一步有效降低氮化铝重结晶所需的温度；若氮化铝层的厚度较高，会使得氮化铝层的重结晶所需的温度提高，重结晶不易进行；若氮化铝层的厚度较低，会使得铝层残留过多，进而降低氮化铝单晶的晶体含量。
在本申请第一方面的一些实施中，每个氮化铝层的厚度均≤50nm，每个单质铝层的厚度均≤10nm。
每个氮化铝层的厚度均≤50nm，且每个单质铝层的厚度均≤10nm，可以使得氮等离子辐照处理下，交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以充分重结晶形成单晶氮化铝材料，且有利于进一步降低重结晶所需的温度，也有利于避免由于重结晶不完全而导致的不利于提高氮化铝材料的单晶质量的现象。
可选地，前驱中氮化铝层的总厚度与单质铝层的总厚度之和为0.1-2.0μm。
上述条件下，制备得到的单晶氮化铝材料结构稳定不易发生开裂，且不易在高温状态下发生单晶氮化铝材料的表面分解现象。
在本申请第一方面的一些实施例中，氮等离子体辐照处理的功率≤50W。
在≤50W的功率下进行氮等离子体辐照处理，不仅可以使得交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以重结晶形成单晶氮化铝材料，还有利于避免由于功率过强而导致单晶氮化铝材料的表面粗化现象。
在本申请第一方面的一些实施例中，氮等离子体辐照处理的温度为1400-1500℃。
氮等离子体辐照处理的温度为1400-1500℃，即可以使得交替堆叠的氮化铝层和单质铝层能够充分重结晶形成单晶氮化铝材料，无需再使用较高的温度(例如1700℃及以上)进行氮化铝层的重结晶，较低的氮等离子体辐照处理温度有利于降低设备能耗和延长设备的使用寿命。
在本申请第一方面的一些实施例中，氮等离子体辐照处理的氮气气氛压强为0.1-2.0MPa。
上述条件下，有利于进一步提高氮化铝材料的表面平整性。
在本申请第一方面的一些实施例中，单晶氮化铝材料的制备方法还包括：对氮等离子体辐照处理后的产物进行表面刻蚀。
对氮等离子体辐照处理后的产物进行表面刻蚀，有利于提高单晶氮化铝材料的表面光滑平整性。
可选地，表面刻蚀的步骤包括：将氮等离子体辐照处理后的产物于强碱溶液中浸泡。
可选地，浸泡的时间为1-60min，浸泡的温度为10-50℃。
可选地，强碱的质量分数为1-50％。
在本申请第一方面的一些实施例中，前驱体的制备方法包括：采用化学气相沉积或物理气相沉积的方式在衬底上交替沉积氮化铝层和单质铝层。
采用化学气相沉积或物理气相沉积的方式在衬底上交替沉积氮化铝层和单质铝层，氮化铝层与单质铝层之间的结合更加紧密，进而有利于使得后续氮等离子辐照处理下的重结晶过程更易进行，重结晶更加充分。
可选地，衬底的材质为蓝宝石或碳化硅。
可选地，前驱体的制备方法还包括：在衬底上交替沉积氮化铝层和单质铝层之前，将衬底于丙酮和/或乙醇的溶液中清洗。
在本申请第一方面的一些实施例中，氮等离子体辐照处理中使用的托盘为石墨托盘。
氮等离子体辐照处理中使用的托盘为石墨托盘，可以实现高效导热，有利于提高前驱体的受热均匀性，进而有利于充分进行重结晶过程。
可选地，氮等离子体辐照处理中使用的托盘为表面具有碳化硅涂层的石墨托盘。
第二方面，本申请提供一种单晶氮化铝材料，采用如上述第一方面提供的种单晶氮化铝材料的制备方法制得。
本申请提供的单晶氮化铝材料的单晶质量较高，位错密度小于109/cm2数量级，且单晶氮化铝表面无划痕等机械磨损，极大程度地扩展了单晶氮化铝材料的应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请提供的单晶氮化铝材料的制备工艺流程图。
图2示出了本申请实施例1制得的氮化铝材料的X射线摇摆曲线图。
图3示出了本申请对比例1制得的氮化铝材料的X射线摇摆曲线图。
图4示出了本申请对比例2制得的氮化铝材料的X射线摇摆曲线图。
图5示出了本申请实施例1-2以及实施例4制得的氮化铝材料的表面平整性对比图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本申请提供一种单晶氮化铝材料的制备方法，图1示出了本申请提供的单晶氮化铝材料的制备工艺流程图，请参阅图1，单晶氮化铝材料的制备方法包括：
S10，制备具有交替堆叠的氮化铝层和单质铝层的前驱体。
在本申请中，“前驱体包括交替堆叠的氮化铝层和单质铝层”是指：交替堆叠的层结构至少包括位于底层的氮化铝层、位于底层上的单质铝层以及位于单质铝层上的氮化铝层。
可以理解的是，前驱体中可以具有多个氮化铝层以及多个单质铝层，相邻的两个氮化铝层之间具有一层单质铝层，相邻的两个单质铝层之间具有一层氮化铝层，以形成“交替堆叠”结构。
前驱体包括交替堆叠的氮化铝层和单质铝层，交替堆叠的氮化铝层和单质铝层有利于在后续氮等离子体辐照处理下重结晶形成单晶氮化铝材料，且形成的单晶质量较高，位错密度小于109/cm2数量级。且交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以有效降低重结晶过程所需的温度，使得在1300℃下就可以重结晶形成单晶氮化铝，无需面对面退火重结晶所需的高于1700℃的温度。
在本申请中，前驱体中氮化铝层的厚度与单质铝层的厚度的比值为(5-10)：1。上述条件下，交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以充分重结晶形成单晶氮化铝材料，且可以进一步有效降低氮化铝重结晶所需的温度；若氮化铝层的厚度较高，会使得氮化铝层的重结晶所需的温度提高，重结晶不易进行；若氮化铝层的厚度较低，会使得铝层残留过多，进而降低氮化铝材料中单晶的晶体含量。
作为示例性地，前驱体中氮化铝层的厚度与单质铝层的厚度的比值可以为5：1、6：1、8：1、8.5：1、9：1或者10：1等等。
进一步地，每个氮化铝层的厚度均≤50nm，且每个单质铝层的厚度均≤10nm；可以使得氮等离子辐照处理下，交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以充分重结晶形成单晶氮化铝材料，且有利于进一步降低重结晶所需的温度，也有利于避免由于重结晶不完全而导致的不利于提高氮化铝材料的单晶质量的现象。
作为示例性地，每个氮化铝层的厚度可以各自独立地为20nm、25nm、30nm、35nm、40nm或者50nm等等；每个单质铝层的厚度可以各自独立地为3nm、3.5nm、5nm、7nm或者10nm等等。
再进一步地，前驱中氮化铝层的总厚度与单质铝层的总厚度之和为0.1-2.0μm，制备得到的单晶氮化铝材料结构稳定不易发生开裂，且不易在高温状态下发生单晶氮化铝材料的表面分解现象。若前驱中氮化铝层的总厚度与单质铝层的总厚度之和过大，制备得到的单晶氮化铝材料易发生开裂；若前驱中氮化铝层的总厚度与单质铝层的总厚度之和过小，氮化铝层易在后续氮等离子体辐射处理下发生分解进而导致材料表现粗糙化。
作为示例性地，前驱中氮化铝层的总厚度与单质铝层的总厚度之和可以为0.1μm、0.2μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm或者2.0μm等等。
在本申请中，前驱体的制备方法包括：采用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)的方式在衬底上交替沉积氮化铝层和单质铝层。采用化学气相沉积或物理气相沉积的方式在衬底上交替沉积氮化铝层和单质铝层，氮化铝层与单质铝层之间的结合更加紧密，进而有利于使得后续氮等离子辐照处理下的重结晶过程更易进行，重结晶更加充分。
作为示例性地，在本申请中，采用物理气相沉积方式在衬底上形成氮化铝层和单质铝层；物理气相沉积使用的设备可以为反应溅射沉积设备或者分子束外延设备等。
在本申请中，衬底的材质可以为蓝宝石或碳化硅。作为示例性地，蓝宝石Al2O3衬底为α相单晶蓝宝石衬底，晶向范围包括但不限于(0001)Al2O3衬底、(1102)Al2O3衬底以及(1010)Al2O3衬底等；碳化硅SiC衬底为4H、6H与3C相碳化硅衬底，包括各类晶相与斜切角。
进一步地，在本申请中，当衬底的材质为蓝宝石或碳化硅时，前驱体的制备方法包括：先在衬底上沉积生长氮化铝层，且沉积的最后一层也是氮化铝层。
由于氮化铝与蓝宝石材质或碳化硅材质的衬底的结合常数较为相近，先在蓝宝石材质或碳化硅材质的衬底上沉积生长氮化铝层，可以使得生成的氮化铝层与蓝宝石材质或碳化硅材质的衬底的结合更加紧密，前驱体的结构更加稳定。沉积的最后一层是氮化铝层，可以使得氮化铝层在氮等离子体辐照处理下直接进行重结晶过程；若沉积的最后一层是单质铝层，在氮等离子体辐照处理的温度下，最外层的单质铝也会直接挥发；因此，从工艺成本上考虑，在本申请中，在衬底上沉积的最后一层是氮化铝层。
在本申请中，前驱体的制备方法还包括：在衬底上交替沉积氮化铝层和单质铝层之前，将衬底于丙酮和/或乙醇的溶液中清洗。
进一步地，对衬底的清洗方式可以选用超声清洗的方式。再进一步地，在对衬底清洗后采用氮气吹干沉积，以进行沉积反应。
S20，对前驱体进行氮等离子体辐照处理。
在氮等离子体辐照处理下，前驱体中交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以重结晶形成单晶氮化铝材料，且单晶质量较高，位错密度小于109/cm2数量级。无需在高于1700℃的高温环境下进行面对面退火，在1300℃的临界温度下氮等离子体辐照处理即可实现制备出高质量的单晶氮化铝材料，制备工艺简单易行，适于大规模产业化生产。
采用氮等离子体辐照处理时，待处理的前驱体的表面不会接触任何物体，有利于避免面对面退火工艺带来的表面划痕等机械磨损，产品良率较高，极大程度地扩展了单晶氮化铝材料的应用范围。
在本申请中，对前驱体进行氮等离子体辐照处理的温度为1300-1500℃。
进一步地，对前驱体进行氮等离子体辐照处理的温度为1400-1500℃，氮等离子体辐照处理的温度为1400-1500℃，即可以使得交替堆叠的氮化铝层和单质铝层能够充分重结晶形成单晶氮化铝材料且使得得到的单晶氮化铝材料的表面不易发生分解，无需再使用较高的温度(例如1700℃及以上)进行氮化铝层的重结晶，较低的氮等离子体辐照处理温度也有利于降低设备能耗和延长设备的使用寿命。
作为示例性地，对前驱体进行氮等离子体辐照处理的温度可以为1300℃、1320℃、1350℃、1370℃、1400℃、1450℃或者1500℃等等。
在本申请中，氮等离子体辐照处理的功率≤50W。在≤50W的功率下进行氮等离子体辐照处理，不仅可以使得交替堆叠的氮化铝层和单质铝层可以重结晶形成单晶氮化铝材料，还有利于避免由于功率过强而导致单晶氮化铝材料的表面粗化现象。
作为示例性地，氮等离子体辐照处理的功率可以为15W、20W、25W、30W、40W或者50W等等。
在本申请中，氮等离子体辐照处理的氮气气氛压强为0.1-2.0MPa。上述条件下，有利于进一步提高氮化铝材料的表面平整性。
作为示例性地，氮等离子体辐照处理的压强可以为0.1MPa、0.5MPa、1.0MPa、1.2MPa、1.5MPa或者2.0MPa等等。
在本申请中，氮等离子体辐照处理中使用的氮气的流量为0.1-2.0sccm。
作为示例性地，氮等离子体辐照处理中使用的氮气的流量可以为0.1sccm、0.2sccm、0.5sccm、1.0sccm、1.5sccm或者2.0sccm等等。
进一步地，在本申请中，氮等离子体辐照处理中使用的托盘为石墨托盘或表面具有碳化硅涂层的石墨托盘。氮等离子体辐照处理中使用的托盘为石墨托盘或表面具有碳化硅涂层的石墨托盘，可以实现高效导热，有利于提高前驱体的受热均匀性，进而有利于充分进行重结晶过程。
S30，对氮等离子体辐照处理后的产物进行表面刻蚀。
对氮等离子体辐照处理后的产物进行表面刻蚀，有利于提高单晶氮化铝材料的表面光滑平整性，以裸露出平整的氮化铝晶面。
在本申请中，表面刻蚀的步骤包括：将氮等离子体辐照处理后的产物于强碱溶液中浸泡。作为示例性地，表面刻蚀处理时使用的强碱溶液可以为氢氧化钾或氢氧化钠溶液的等。
进一步地，浸泡的时间为1-60min，浸泡的温度为10-50℃，强碱的质量分数为1-50％。
S40，对表面刻蚀后的产物进行洁净处理。
在本申请中，对表现刻蚀后的产物进行洁净处理的步骤包括：对表面刻蚀后的产物进行超声清洗，然后用氮气吹干。
本申请还提供一种单晶氮化铝材料，采用如上述提供的种单晶氮化铝材料的制备方法制得。
本申请提供的单晶氮化铝材料的单晶质量较高，位错密度小于109/cm2数量级，且单晶氮化铝表面无划痕等机械磨损，极大程度地扩展了单晶氮化铝材料的应用范围。
以下结合实施例对本申请的单晶氮化铝材料及其制备方法的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种单晶氮化铝材料，采用如下步骤制备：
(1)将蓝宝石衬底于质量比为1：1的丙酮和乙醇的混合溶液中超声清洗10min，然后用氮气吹干。其中，蓝宝石衬底的尺寸为2英寸，晶面取向为(0001)，得到清洗干净的蓝宝石衬底。
(2)采用磁控溅射的方式在清洗干净的蓝宝石衬底上交替生长氮化铝层(共10层)和单质铝层(共9层)，且最底层和最顶层均为氮化铝层，得到前驱体。
其中，每个氮化铝层的厚度均为50nm，形成氮化铝层的靶材为单质铝靶，溅射功率为3000W，溅射温度为600℃，腔内气氛为氮气与氩气的混合气(氮气与氩气体积为5：1)，溅射时间为3min。
每个单质铝层的厚度均为5nm，形成单质铝层的靶材为单质铝靶，溅射功率为3000W，溅射温度为200℃，腔内气氛为纯氩气，溅射时间为10s。
(3)对步骤(2)得到的前驱体进行氮等离子体辐照处理，然后自然冷却。其中，等离子体的功率为20W，处理温度为1400℃，处理时间为300min，气氛条件为氮气常压，氮气的流量为1.0sccm。
(4)将步骤(3)处理后的产物浸入质量分数为30％的氢氧化钾溶液中刻蚀5min，刻蚀温度为室温；然后，将表面刻蚀后的产物于质量比为1：1的丙酮与乙醇的混合溶液中超声清洗后，用氮气吹干。
实施例2
本实施例提供一种单晶氮化铝材料，本实施例与实施例1的区别在于步骤(3)中等离子体的功率不同，在本实施例中，等离子体的功率为60W。
实施例3
本实施例提供一种单晶氮化铝材料，本实施例与实施例1的区别在于步骤(3)中处理温度不同，在本实施例中，氮等离子体辐照处理的温度为1300℃。
实施例4
本实施例提供一种单晶氮化铝材料，本实施例与实施例1的区别在于步骤(3)中处理压强不同，在本实施例中，氮等离子体辐照处理的压强为0.08MPa。
实施例5
本实施例提供一种单晶氮化铝材料，本实施例与实施例1的区别在于步骤(2)中氮化铝层的厚度不同，在本实施例中，氮化铝层的厚度为80nm。
实施例6
本实施例提供一种单晶氮化铝材料，本实施例与实施例1的区别在于步骤(2)中氮化铝层的厚度不同以及步骤(3)中处理温度不同，在本实施例中，氮化铝层的厚度为60nm，且氮等离子体辐照处理的温度为1500℃。
实施例7
本实施例提供一种单晶氮化铝材料，本实施例与实施例1的区别在于步骤(2)中单质铝层的厚度不同，在本实施例中，单质铝层的厚度为12nm。
对比例1
本对比例提供一种氮化铝材料，本对比例与实施例1的区别在于步骤(2)的不同。在本对比例中，步骤(2)如下：
采用磁控溅射的方式在清洗干净的蓝宝石衬底上生长氮化铝层，得到前驱体。其中，氮化铝层的厚度为545nm。
对比例2
本对比例提供一种氮化铝材料，本对比例与实施例1的区别在于：本对比例不具有实施例1中的步骤(3)和步骤(4)。
实验例1
对实施例1、对比例1和对比例2制得的氮化铝材料分别进行X射线摇摆曲线测试，测试结果分别如图2至图4所示。
从图2可以看出，实施例1制得的氮化铝材料(包括002面和102面)的单晶质量较高。
从图3可以看出，对比例1制得氮化铝材料的单晶质量明显低于实施例1制得氮化铝材料的单晶质量；表明对具有交替堆叠的氮化铝层和单质铝层的前驱体进行氮等离子体辐照处理后，才可以形成具有高质量的单晶氮化铝材料。
从图4可以看出，对比例2制得的氮化铝材料无RC衍射峰，即对比例2制得的氮化铝材料没有形成单晶结构。表明，仅具有交替堆叠的氮化铝层和单质铝层，或者直接对氮化铝层进行氮等离子体辐照处理，均无法有效形成高质量的单晶氮化铝材料。
实验例2
对实施例1、3、5-7以及对比例1制得的氮化铝材料分别进行位错密度的表征，实验结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，实施例1、实施例3以及实施例5-7制得的氮化铝材料的单晶质量均明显优于对比例1制得的氮化铝材料的单晶质量，表明对具有交替堆叠的氮化铝层和单质铝层的前驱体进行氮等离子体辐照处理后，才可以形成具有高质量的单晶氮化铝材料。
进一步地，实施例3、5以及7制得的氮化铝材料的单晶质量均略低于实施例1制得的氮化铝材料的单晶质量，表明氮等离子体辐照的温度、氮化铝层以及单质铝层的厚度均对制得的氮化铝材料的单晶质量具有一定的影响。
从实施例1和实施例6的对比可知，实施例1制得的氮化铝材料的单晶质量略高于实施例6制得的氮化铝材料的单晶质量，表明当氮化铝层的厚度相对增加时，进行氮等离子体辐照处理的温度也需要相应增加，才能够实现充分重结晶以形成高单晶质量的氮化铝材料。
实验例3
对实施例1-2以及实施例4制得的氮化铝材料进行表面平整性对比，对比结果如图5所示。
从图5可以看出，实施例1制得的氮化铝材料的表面较为平整光滑，而实施例2和实施例4制得的氮化铝材料的表面较为粗糙(即存在粗化现象)，表明氮等离子体辐照处理的功率和压强能够影响制得的单晶氮化铝材料的表面平整性。
综上，本申请通过在氮等离子体辐照处理具有交替堆叠的氮化铝层和单质铝层的前驱体，可以重结晶形成单晶氮化铝材料，且可以有效降低重结晶所需的温度，单晶质量较高，位错密度小于109/cm2数量级。无需在高于1700℃的高温环境下进行面对面退火，即可实现制备出高质量的单晶氮化铝材料，制备工艺简单易行，适于大规模产业化生产，且有利于避免面对面退火工艺带来的表面划痕等机械磨损，产品良率较高，极大程度地扩展了单晶氮化铝材料的应用范围。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，包括：对前驱体进行氮等离子体辐照处理；
其中，所述前驱体包括交替堆叠的氮化铝层和单质铝层；所述氮等离子体辐照处理的温度不低于1300℃；
所述前驱体中的所述氮化铝层的厚度与所述单质铝层的厚度的比值为(5-10)：1；
所述氮等离子体辐照处理的功率≤50W；
所述氮等离子体辐照处理的氮气气氛压强为0.1-2.0MPa。
2.根据权利要求1所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，每个所述氮化铝层的厚度均≤50nm，每个所述单质铝层的厚度均≤10nm。
3.根据权利要求2所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述前驱中所述氮化铝层的总厚度与所述单质铝层的总厚度之和为0.1-2.0μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述氮等离子体辐照处理的温度为1400-1500℃。
5.根据权利要求1所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述单晶氮化铝材料的制备方法还包括：对所述氮等离子体辐照处理后的产物进行表面刻蚀。
6.根据权利要求5所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述表面刻蚀的步骤包括：将所述氮等离子体辐照处理后的产物于强碱溶液中浸泡。
7.根据权利要求6所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述浸泡的时间为1-60min，所述浸泡的温度为10-50℃。
8.根据权利要求6所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述强碱的质量分数为1-50％。
9.根据权利要求1所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体的制备方法包括：采用化学气相沉积或物理气相沉积的方式在衬底上交替沉积所述氮化铝层和所述单质铝层。
10.根据权利要求9所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述衬底的材质为蓝宝石或碳化硅。
11.根据权利要求9所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体的制备方法还包括：在所述衬底上交替沉积所述氮化铝层和所述单质铝层之前，将所述衬底于含有丙酮和/或乙醇的溶液中清洗。
12.根据权利要求1所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述氮等离子体辐照处理中使用的托盘为石墨托盘。
13.根据权利要求12所述的单晶氮化铝材料的制备方法，其特征在于，所述氮等离子体辐照处理中使用的托盘为表面具有碳化硅涂层的石墨托盘。
14.一种单晶氮化铝材料，其特征在于，采用如权利要求1-13中任一项所述的单晶氮化铝材料的制备方法制得。
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