CN103367556B - 外延衬底 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种外延衬底，包括：一基底，所述基底具有一外延生长面，该外延生长面具有多个凸起部与多个凸起；以及一碳纳米管层，该碳纳米管层设置于所述基底的外延生长面，并覆盖所述多个凸起部与多个凸起；其中，所述碳纳米管层与所述基底的外延生长面接触设置，所述碳纳米管层的起伏趋势与所述外延生长面的起伏趋势相同。

Description

外延衬底
技术领域
本发明涉及一种外延衬底，尤其是涉及一种具有微结构的外延衬底。
背景技术
外延衬底，尤其氮化钾外延衬底为制作半导体器件的主要材料之一。例如，近年来，制备发光二极管（LED）的氮化镓外延片成为研究的热点。
所述氮化镓外延片是指在一定条件下，将氮化镓材料分子，有规则排列，定向生长在外延衬底如蓝宝石基底上，然后再用于制备发光二极管。高质量氮化镓外延片的制备一直是研究的难点。现有技术中，外延衬底的制备方法为将蓝宝石基底的一表面进行抛光，形成一平面，然后用于生长氮化镓外延片。
然而，由于氮化镓和蓝宝石基底的晶格常数以及热膨胀系数的不同，从而导致氮化镓外延层存在较多位错缺陷。而且，氮化镓外延层和外延衬底之间存在较大应力，应力越大会导致氮化镓外延层破裂。这种外延衬底普遍存在晶格失配现象，且易形成位错等缺陷。
发明内容
综上所述，确有必要提供一种能够生长高质量外延层的外延衬底。
一种外延衬底，包括：一基底，所述基底具有一外延生长面，该外延生长面具有多个凸起部与多个凸起；以及一碳纳米管层，该碳纳米管层设置于所述基底的外延生长面，并覆盖所述多个凸起部与多个凸起；其中，所述碳纳米管层与所述基底的外延生长面接触设置，所述碳纳米管层的起伏趋势与所述外延生长面的起伏趋势相同。
一种外延衬底，包括：一基底，所述基底具有一外延生长面，该外延生长面为具有多个微结构的图案化的表面；以及一碳纳米管层，该碳纳米管层设置于所述基底的外延生长面，并覆盖所述多个微结构；其中，所述碳纳米管层与所述基底的外延生长面接触设置，所述碳纳米管层的起伏趋势与所述外延生长面的起伏趋势相同。
与现有技术相比，通过在所述基底的图案化的外延生长面贴附一碳纳米管层制备的外延衬底，所述碳纳米管层贴附于所述图案化的外延生长面，从而与所述图案化的外延基底相互作用，减小了外延层生长过程中的位错缺陷，并且可避免所述碳纳米管层中的碳纳米管在生长过程中脱落，提高了生长的外延层的质量。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的外延衬底的制备方法的工艺流程图。
图2为本发明第一实施例提供外延衬底的制备方法中的图案化基底工艺流程图。
图3为图1所示的外延衬底的制备方法中图案化的基底的结构示意图。
图4为所述外延衬底的制备方法中另一种图案化基底的结构示意图。
图5为所述外延衬底的制备方法中另一种图案化基底的结构示意图。
图6为所述外延衬底的制备方法中另一种图案化基底的结构示意图。
图7为所述外延衬底的制备方法中另一种图案化基底的结构示意图。
图8为图1所示的外延衬底的制备方法中采用的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
图9为图5中的碳纳米管膜中的碳纳米管片段的结构示意图。
图10为本发明第一实施例提供的外延衬底的制备方法中采用的多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
图11为本发明第一实施例提供的外延衬底的制备方法中采用的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
图12为本发明第一实施例提供的外延衬底的制备方法中采用的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
图13为本发明第二实施例提供的外延衬底的结构示意图。
图14为本发明第三实施例提供的外延衬底的结构示意图。
图15为本发明第三实施例提供的外延衬底的分解示意图。
图16为本发明第四实施例提供的外延衬底的结构示意图。
图17为本发明第五实施例提供的外延结构体的结构示意图。
图18为本发明第五实施例提供的外延结构体的分解示意图。
图19为本发明第六实施例提供的外延结构体的制备方法的工艺流程图。
主要元件符号说明
外延衬底 10，20
基底 100
外延生长面 101
掩模 102
凹陷部 103
凸起部 105
第一凹陷部 1031
第一凸起部 1051
碳纳米管层 110
微孔 112
外延层 120
第二凹陷部 121
第二凸起部 123
孔洞 125
碳纳米管片段 113
碳纳米管 115
外延结构体 200，300
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的外延衬底、外延衬底的制备方法及利用该外延衬底制备的外延结构体。为了便于理解本发明的技术方案，本发明首先介绍一种外延衬底的制备方法。
请参阅图1，本发明实施例提供一种外延衬底10的制备方法，其具体包括以下步骤：
步骤S11，提供一基底100，该基底100具有一外延生长面101；
步骤S12，刻蚀所述外延生长面101，形成多个凸起部105及凹陷部103，从而形成一图案化的表面；
步骤S13，在所述图案化的的表面设置一碳纳米管层110；
步骤S14，处理所述碳纳米管层110，使所述碳纳米管层110中对应凹陷部103位置处的碳纳米管贴附于所述凹陷部103底面，对应凸起部105位置处的碳纳米管紧贴在所述凸起部105表面。
在步骤S11中，所述基底100提供了生长外延层120的外延生长面101。所述基底100的外延生长面101是分子平滑的表面，且去除了氧或碳等杂质。所述基底100可以为单层或多层结构。当所述基底100为单层结构时，该基底100可以为一单晶结构体，且具有一晶面作为外延层120的外延生长面101。所述单层结构的基底100的材料可以为SOI(silicononinsulator，绝缘基底上的硅)、LiGaO2、LiAlO2、Al2O3、Si、GaAs、GaN、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlP、AlAs、AlSb、AlN、GaP、SiC、SiGe、GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAlN、GaInN、AlInN、GaAsP、InGaN、AlGaInN、AlGaInP、GaP：Zn或GaP：N等。当所述基底100为多层结构时，其需要包括至少一层所述单晶结构体，且该单晶结构体具有一晶面作为外延生长面101。所述基底100的材料可以根据所要生长外延层120来选择，优选地，使所述基底100与外延层120具有相近的晶格常数以及热膨胀系数。所述基底100的厚度、大小和形状不限，可以根据实际需要选择。所述基底100不限于所述列举的材料，只要具有支持外延层120生长的外延生长面101的基底100均属于本发明的保护范围。本实施例中，所述基底100为蓝宝石（Al2O3）基底。
在步骤S12中，所述外延生长面101的刻蚀方法可为湿法刻蚀、干法刻蚀、等离子刻蚀或光刻蚀方法等方法中的一种。请一并参阅图2，本实施例中，所述外延生长面101的刻蚀方法为湿法刻蚀法，具体包括一下步骤：
步骤S121，在所述外延生长面101上设置一图案化的掩模102；
步骤S122，刻蚀所述基底100的外延生长面101，形成一图案化的表面；
步骤S123，去除所述掩模102。
在步骤S121中，所述掩模102的材料不限，如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或二氧化钛等，可根据实际需要进行选择，只要保证在后续的刻蚀基底100的过程中，掩模102覆盖的基底100不能被腐蚀液腐蚀即可。本实施例中，所述在外延生长面101设置图案化掩模102包括以下步骤：
首先，在所述基底100的外延生长面101上沉积一层二氧化硅膜。所述二氧化硅膜可通过化学气相沉积法形成在所述外延生长面101，所述二氧化硅膜的厚度可为0.3微米～2微米。
其次，利用光刻工艺刻蚀所述二氧化硅膜形成一图案化的掩模102。所述二氧化硅膜的刻蚀可包括以下步骤：
第一步，所述二氧化硅的表面设置一光刻胶；
第二步，通过曝光显影使所述光刻胶图案化；
第三步，利用氢氟酸（HF4）、氟化氨（NH4F）的混合液刻蚀所述二氧化硅膜，形成所述图案化的掩模102。
所述掩模102具有多个镂空的空隙，形成一图案，该图案不限，优选的，所述图案为多个图形单元形成一周期性的图形阵列，所述图形单元可为圆形、方形、正六边形、菱形、三角形或不规则图形中的任意一种或几种的组合，可根据实际需要进行选择。本实施例中，所述图形单元为一矩形，所述多个矩形彼此平行排列，优选的，所述多个矩形彼此等间距排列，图形单元之间的间距为1微米～20微米，所述矩形的宽度可为1微米～50微米，其长度可与所述基底100的长度或宽度相同。
在步骤S122中，所述基底100以图案化的二氧化硅膜作为掩模，采用硫酸与磷酸的混合液湿法刻蚀所述基底100的外延生长面101，未覆盖掩模102的外延生长面101在混合液的腐蚀作用下溶解，而覆盖有掩模102的表面则不发生变化，从而使所述基底100的外延生长面101图案化。所述硫酸与磷酸的体积比为1：3～3：1，所述刻蚀温度为300℃～500℃，刻蚀时间可为30秒～30分钟，所述刻蚀时间可根据所需刻蚀的深度进行选择。
请一并参阅图3，所述图案化的基底100的图形与所述掩模102的图形对应，为多个图形单元形成的图形阵列，所述图形单元可为圆形、方形、正六边形、菱形、三角形或不规则图形中的一种或组合。所述图案化的基底100包括多个微结构，具体的，所述微结构包括多个凹陷部103及凸起部105，具体的，当所述凸起部105为多个突出的凸起实体时，如所述凸起部105可为多个间隔设置的凸点，则相邻的凸起实体之间即为所述凹陷部103；当所述凹陷部为多个凹陷的凹洞时，如所述凹陷部103可为多个间隔设置的凹洞，则凹洞之间的部分即为所述凸起部105。所述微结构在平行于基底100表面方向上的径向尺寸大于等于1微米小于等于50微米，即所述凹陷部103及所述凸起部105沿所述基底100平面方向上的径向尺寸均为1微米-50微米。本实施例中，由于所述掩模102为多个矩形单元排列形成一阵列，因此，在所述基底100的表面形成多个条形的凹槽，相邻的凹槽之间形成一条形的凸起部105，优选的，所述凸起部105为一三维纳米结构。所述多个凹槽沿同一方向延伸，且在垂直于延伸方向上多个凹陷部103彼此平行间隔排列，优选的，所述多个凹陷部103彼此等间距排列。所述凹陷部103的宽度为1微米～50微米，所述凹陷部103的间距为1微米～20微米，即所述凸起部105的宽度为1微米～20微米，凸起部105之间的间距为1微米～50微米。所述凹陷部103的深度可根据实际需要进行选择，优选的，所述凹陷部103具有相同的深度，所述凹陷部103的深度是指沿垂直于外延生长面101的表面向所述基底100内部延伸的长度。本实施例中，所述凹陷部103的深度为0.1微米～1微米。所述基底100经过刻蚀后，所述凹陷部103的底面及所述凸起部105的表面形成所述图案化的外延生长面。
请一并参阅图4至图7，所述凸起部105为一三维纳米结构，所述三维纳米结构为突出于所述基底100表面的凸起结构，相邻的凸起结构之间为所述凹陷部103。所述三维纳米结构可为长方体、立方体、三棱柱、六棱柱或圆柱等，也可以为其他几何形状。所述多个三维纳米结构可排列形成一阵列，也可排列形成其他几何图案，如圆形、扇形、三角形等等，相邻的三维纳米结构之间形成凹陷部103。根据所述凸起部105结构的不同，所述凸起部105的尺寸（如最大直径或最大边长）均为1微米～20微米，所述凸起部105的高度为0.1微米～1微米；根据凹陷部103形状的不同，所述凹陷部103的尺寸（如最大直径或最大边长）均为1微米～50微米。进一步的，所述凸起部105也可以相同形状的凹陷部103代替，形成所述图案化的表面。
在步骤S123中，所述掩模102可采用氢氟酸（HF4）腐蚀的方法去除。进一步的，在所述掩模102去除之后，可利用等离子水等洗涤所述基底100，以去除残余的氢氟酸等杂质，以有利于后续的外延生长。
在步骤S13中，所述碳纳米管层110通过直接铺设的方法设置在基底100的外延生长面101。所述碳纳米管层110与所述基底100接触设置并覆盖所述外延生长面101。具体的，所述碳纳米管层110与凸起部105的表面接触，凹陷部103上的碳纳米管层110悬空设置，所述悬空设置是指位于凹陷部103处的部分碳纳米管层110不与基底100的任何表面接触。所述碳纳米管层110包括多个碳纳米管的连续的整体结构，该多个碳纳米管沿着基本平行于碳纳米管层110表面的方向延伸。当所述碳纳米管层110设置于所述外延生长面101时，所述碳纳米管层110中多个碳纳米管的延伸方向平行于所述碳纳米管层110所在的平面。所述碳纳米管层110中的碳纳米管的延伸方向可与所述长条形凸起部105的延伸方向呈一定角度设置，所述角度大于等于0度小于等于90度，本实施例中，所述碳纳米管层110中碳纳米管的延伸方向垂直于所述长条形凸起部105的延伸方向设置，从而可进一步提高后续生长的外延层120的质量。
所述碳纳米管层110的厚度为1纳米~100微米、10纳米、200纳米、1微米。所述碳纳米管层110为一图形化的碳纳米管层110。本实施例中，所述碳纳米管层110的厚度为100纳米。所述碳纳米管层110中的碳纳米管可以为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种，其长度和直径可以根据需要选择。所述碳纳米管层110为一图形化结构，当所述碳纳米管层110设置在所述基底100的外延生长面101时，使所述基底100的外延生长面101对应该图形暴露出来，以便于在该暴露出来的部分基底100的外延生长面101上生长外延层120，即所述碳纳米管层110起掩模作用。
所述“图形化结构”是指所述碳纳米管层110具有多个微孔112，该多个微孔112从所述碳纳米管层110的厚度方向贯穿所述碳纳米管层110。所述微孔112可以为多个相邻的碳纳米管围成的微孔或者沿碳纳米管轴向延伸方向延伸呈条形的相邻碳纳米管之间的间隙。所述微孔112为微孔时其孔径（平均孔径）范围为10纳米~500微米，所述微孔112为间隙时其宽度（平均宽度）范围为10纳米~500微米。以下称为“所述微孔112的尺寸”是指孔径或间隙宽度的尺寸范围。所述碳纳米管层110中所述微孔和间隙可以同时存在并且两者尺寸可以在上述尺寸范围内不同。所述微孔112的尺寸为10纳米~300微米，比如10纳米、1微米、10微米、80微米或120微米等。所述间隙105的尺寸越小，有利于在生长外延层的过程中减少位错等缺陷的产生，以获得高质量的外延层120。优选地，所述微孔112的尺寸为10纳米~10微米。进一步地，所述碳纳米管层110的占空比为1:100~100:1，如1:10、1:2、1:4、4:1、2:1或10:1。优选地，所述占空比为1:4~4:1。所谓“占空比”指该碳纳米管层110设置于基底100的外延生长面101后，该外延生长面101被碳纳米管层110占据的部分与通过微孔112暴露的部分的面积比。本实施例中，所述微孔112在所述碳纳米管层110中均匀分布。
所述碳纳米管层110具有如前所述的图形效果的前提下，所述碳纳米管层110中的多个碳纳米管的排列方向（轴向延伸方向）可以是无序、无规则，比如过滤形成的碳纳米管过滤膜，或者碳纳米管之间相互缠绕形成的碳纳米管絮状膜等。所述碳纳米管层110中多个碳纳米管的排列方式也可以是有序的、有规则的。例如，所述碳纳米管层110中多个碳纳米管的轴向均基本平行于所述基底100的且基本沿同一方向延伸；或者，所述碳纳米管层110中多个碳纳米管的轴向可有规律性地基本沿两个以上方向延伸；或者，所述碳纳米管层110中多个碳纳米管的轴向沿着基底100的一晶向延伸或与基底100的一晶向成一定角度延伸。为了容易获得较好的图形效果，本实施例中优选的，所述碳纳米管层110中多个碳纳米管沿着基本平行于碳纳米管层110表面的方向延伸。当所述碳纳米管层110设置于所述基底100的外延生长面101时，所述碳纳米管层110中多个碳纳米管的延伸方向基本平行于所述基底100的外延生长面101。
所述碳纳米管层110为多个碳纳米管组成的一自支撑结构，此时所述碳纳米管层110可直接铺设在所述基底100的外延生长面101。其中，所述“自支撑”是指该碳纳米管层110不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身状态，即将该碳纳米管层110置于（或固定于）间隔特定距离设置的两个支撑体（对应本案应为长条形凸起部105）上时，位于两个支撑体之间的碳纳米管层110能够悬空保持自身状态。由于碳纳米管层110为自支撑结构，所述碳纳米管层110可以直接铺设在基底100上，而不必要通过复杂的化学方法形成在基底100的外延生长面101。所述碳纳米管层110可以是一连续的整体结构，也可以是多个碳纳米管线平行排列形成的单层结构。当所述碳纳米管层110为多个碳纳米管线平行排列形成的单层结构时，需要在垂直于平行排列方向上提供支撑才具有自支撑能力。进一步的，所述碳纳米管层110的多个碳纳米管中在延伸方向上相邻的碳纳米管之间通过范德华力首尾相连。当并列的相邻碳纳米管之间也通过范德华力相连时所述碳纳米管层110的自支撑性更好。
所述碳纳米管层110可以是由多个碳纳米管组成的纯碳纳米管结构。即，所述碳纳米管层110在整个形成过程中无需任何化学修饰或酸化处理，不含有任何羧基等官能团修饰。所述碳纳米管层110还可以为一包括多个碳纳米管以及添加材料的复合结构。其中，所述多个碳纳米管在所述碳纳米管层110中占主要成分，起着框架的作用。所述添加材料包括石墨、石墨烯、碳化硅、氮化硼、氮化硅、二氧化硅、无定形碳等中的一种或多种。所述添加材料还可以包括金属碳化物、金属氧化物及金属氮化物等中的一种或多种。所述添加材料包覆于碳纳米管层110中碳纳米管的至少部分表面或设置于碳纳米管层110的微孔112内。优选地，所述添加材料包覆于碳纳米管的表面。由于，所述添加材料包覆于碳纳米管的表面，使得碳纳米管的直径变大，从而使碳纳米管之间的微孔112减小。所述添加材料可以通过化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）或磁控溅射等方法形成于碳纳米管的表面。
所述碳纳米管层110可以预先成型后再直接铺设在所述基底100的外延生长面101。将所述碳纳米管层110铺设在所述基底100的外延生长面101后还可以包括一有机溶剂处理的步骤，以使碳纳米管层110与外延生长面101更加紧密结合。该有机溶剂可选用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一种或者几种的混合。本实施例中的有机溶剂采用乙醇。该使用有机溶剂处理的步骤可通过试管将有机溶剂滴落在碳纳米管层110表面浸润整个碳纳米管层110或将基底100和整个碳纳米管层110一起浸入盛有有机溶剂的容器中浸润。
具体地，所述碳纳米管层110可以包括碳纳米管膜或碳纳米管线。所述碳纳米管层110可以为一单层碳纳米管膜或多个层叠设置的碳纳米管膜。所述碳纳米管层110可包括多个相互平行且间隔设置的碳纳米管线。所述碳纳米管层110还可以包括多个交叉设置组成网状结构的碳纳米管线。当所述碳纳米管层110为多个层叠设置的碳纳米管膜时，碳纳米管膜的层数不宜太多，优选地，为2层~100层。当所述碳纳米管层110为多个平行设置的碳纳米管线时，相邻两个碳纳米管线之间的距离为0.1微米~200微米，优选地，为10微米~100微米。所述相邻两个碳纳米管线之间的空间构成所述碳纳米管层110的微孔112。相邻两个碳纳米管线之间的间隙长度可以等于碳纳米管线的长度。所述碳纳米管线设置于所述外延生长面101构成所述碳纳米管层110时，所述碳纳米管线的延伸方向与所述凹陷部103的延伸方向交叉设置，交叉角度大于0度小于等于90度，优选的，所述碳纳米管线的延伸方向垂直于所述凹陷部103的延伸方向，即所述碳纳米管线横跨在所述多个平行间隔排列的凹陷部103上。所述碳纳米管膜可以直接铺设在基底100的外延生长面101构成所述碳纳米管层110。通过控制碳纳米管膜的层数或碳纳米管线之间的距离，可以控制碳纳米管层110中微孔112的尺寸。
所述碳纳米管膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述自支撑主要通过碳纳米管膜中多数碳纳米管之间通过范德华力相连而实现。本实施例中，所述若干碳纳米管为沿同一方向择优取向延伸。所述择优取向是指在碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管膜的表面。进一步地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这些碳纳米管不会对碳纳米管膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。具体地，所述碳纳米管膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除碳纳米管膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之间可能存在部分接触。当所述碳纳米管膜设置于所述基底100的外延生长面101时，所述碳纳米管膜中碳纳米管的延伸方向与所述凹陷部103的延伸方向可成一交叉角度α，且α大于等于0度小于等于90度（0°≤α≤90°）。当α为0度时，所述碳纳米管的延伸方向平行于所述凹陷部103的延伸方向；当α为90度时，所述碳纳米管的延伸方向垂直于所述凹陷部103的延伸方向；当0°＜α＜90°时，所述碳纳米管的延伸方向与所述凹陷部103的延伸方向交叉。
下面进一步说明所述碳纳米管膜或者碳纳米管线的具体构造、制备方法或处理方法。
请参阅图8及图9，具体地，所述碳纳米管膜包括多个连续且定向延伸的碳纳米管片段113。该多个碳纳米管片段113通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段113包括多个相互平行的碳纳米管115，该多个相互平行的碳纳米管115通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段113具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管膜可通过从一碳纳米管阵列中选定部分碳纳米管后直接拉取获得。所述碳纳米管膜的厚度为1纳米~100微米，宽度与拉取出该碳纳米管膜的碳纳米管阵列的尺寸有关，长度不限。所述碳纳米管膜中相邻的碳纳米管之间存在微孔或间隙从而构成微孔112，且该微孔的孔径或间隙的尺寸小于10微米。优选地，所述碳纳米管膜的厚度为100纳米~10微米。该碳纳米管膜中的碳纳米管115沿同一方向择优取向延伸。所述碳纳米管膜及其制备方法具体请参见申请人于2007年2月9日申请的，于2010年5月26日公告的第CN101239712B号中国公开专利“碳纳米管膜结构及其制备方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
请参阅图10，当所述碳纳米管层包括层叠设置的多层碳纳米管膜时，相邻两层碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向形成一交叉角度β，且β大于等于0度小于等于90度（0°≤β≤90°）。
为减小碳纳米管膜的厚度，还可以进一步对该碳纳米管膜进行加热处理。为避免碳纳米管膜加热时被破坏，所述加热碳纳米管膜的方法采用局部加热法。其具体包括以下步骤：局部加热碳纳米管膜，使碳纳米管膜在局部位置的部分碳纳米管被氧化；移动碳纳米管被局部加热的位置，从局部到整体实现整个碳纳米管膜的加热。具体地，可将该碳纳米管膜分成多个小的区域，采用由局部到整体的方式，逐区域地加热该碳纳米管膜。所述局部加热碳纳米管膜的方法可以有多种，如激光加热法、微波加热法等等。本实施例中，通过功率密度大于0.1×104瓦特/平方米的激光扫描照射该碳纳米管膜，由局部到整体的加热该碳纳米管膜。该碳纳米管膜通过激光照射，在厚度方向上部分碳纳米管被氧化，同时，碳纳米管膜中直径较大的碳纳米管束被去除，使得该碳纳米管膜变薄。
可以理解，上述激光扫描碳纳米管膜的方法不限，只要能够均匀照射该碳纳米管膜即可。激光扫描可以沿平行碳纳米管膜中碳纳米管的排列方向逐行进行，也可以沿垂直于碳纳米管膜中碳纳米管的排列方向逐列进行。具有固定功率、固定波长的激光扫描碳纳米管膜的速度越小，碳纳米管膜中的碳纳米管束吸收的热量越多，对应被破坏的碳纳米管束越多，激光处理后的碳纳米管膜的厚度变小。但是，如果激光扫描速度太小，碳纳米管膜将吸收过多热量而被烧毁。本实施例中，激光的功率密度大于0.053×1012瓦特/平方米，激光光斑的直径在1毫米~5毫米范围内，激光扫描照射时间小于1.8秒。优选地，激光器为二氧化碳激光器，该激光器的功率为30瓦特，波长为10.6微米，光斑直径为3毫米，激光器与碳纳米管膜的相对运动速度小于10毫米/秒。
所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。所述非扭转的碳纳米管线与扭转的碳纳米管线均为自支撑结构。具体地，请参阅图11，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿平行于该非扭转的碳纳米管线长度方向延伸的碳纳米管。具体地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转的碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。
所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图12，该扭转的碳纳米管线包括多个绕该扭转的碳纳米管线轴向螺旋延伸的碳纳米管。具体地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米~100微米。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。
所述碳纳米管线及其制备方法请参见申请人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司，以及于2005年12月16日申请的，于2009年6月17日公告的第CN100500556C号中国公告专利“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司。
在步骤S14中，所述碳纳米管层110的处理方式不限，可通过机械压制，有机溶剂处理或静电吸附等方式对所述碳纳米管层110进行处理，只要保证经过处理后之碳纳米管层110贴附于所述基底100表面即可。在处理过程中，所述碳纳米管层110可断裂形成多个碳纳米管层单元，即碳纳米管层110对应凹陷部位置处的部分与对应凸起部位置处的部分断开，对应凹陷部103位置处的断开的碳纳米管层只贴附在所述凹陷部103的底面，而对应凸起部105位置处的碳纳米管层贴附于所述凸起部105的顶面。进一步的，本实施例中，所述碳纳米管层110在处理后仍然维持一连续的整体结构。所述“贴附基底表面”是指所述碳纳米管层110中对应凹陷部103位置处的碳纳米管嵌入所述凹陷部103中，并同时紧贴附在所述凹陷部103的底面及侧面，而对应凸起部105位置处的碳纳米管紧贴在所述凸起部105表面，即所述凸起部105的顶面。本实施例中，可利用挥发性有机溶剂对所述碳纳米管层110进行处理，所述处理后的碳纳米管层110仍然为一自支撑的整体结构。该有机溶剂可选用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一种或者几种的混合。本实施例中的有机溶剂采用乙醇。该使用有机溶剂处理的步骤可通过试管将有机溶剂滴落在碳纳米管层110表面浸润整个碳纳米管层110或将基底100和整个碳纳米管层110一起浸入盛有有机溶剂的容器中浸润。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力，所述碳纳米管层110自身的重力及所述碳纳米管层110与所述凹陷部103之间范德华力的作用下，所述悬空于凹陷部103上的碳纳米管沉积于凹陷部103的底面及侧面。所述碳纳米管层110中仍然保留有所述微孔112，所述微孔112与处理前相比略微变大。具体的，对应凹陷部103位置处的碳纳米管沉积并贴附于所述凹陷部103的底面及侧面。所述凹陷部103的底面及侧面的部分表面可通过所述微孔112暴露出来。同时，对应所述凸起部105表面的碳纳米管贴附于所述凸起部105的顶面。所述碳纳米管层110整体贴附于所述图案化的外延生长面101，所述碳纳米管层110的起伏趋势与所述图案化的外延生长面101起伏趋势相同。
请参阅图13，本发明第二实施例提供一种外延衬底10，所述外延衬底10包括一基底100、一碳纳米管层110，所述基底100具有一图案化的表面作为外延生长面101，所述外延生长面101具有多个凸起部105，相邻的凸起部105之间形成一凹陷部103，所述碳纳米管层110中对应所述凹陷部103位置处的碳纳米管贴附于所述凹陷部103的底面及侧面，对应凸起部105位置处的碳纳米管贴附于所述凸起部105的顶面。
具体的，所述基底100的外延生长面101包括多个凹陷部103，相邻的凹陷部103之间形成一凸起部105。所述凹陷部103可为多个间隔设置的凹洞或凹槽，所述凸起部105可为多个间隔设置的凸点或凸条。本实施例中，所述凹陷部103为凹槽，所述凸起部105为凸条。所述凹陷部103的宽度为1微米～50微米，所述凸起部105的宽度为1微米～20微米，所述凹陷部103的深度可根据实际需要进行选择。所述多个凹陷部103彼此平行排列延伸或相互交叉形成一相互连通的网络，所述多个凹陷部103也可以一定图形或随机分散的分布于所述基底100表面，从而形成所述图案化的表面。当所述多个凹陷部103彼此平行时，所述多个凸起部105为彼此平行的凸条；当所述多个凹陷部103相互交叉形成一网络时，所述凸起部105为彼此间隔的凸起；当所述凹陷部103以一定图形或随机分布时，所述凸起部105可彼此连接形成连续结构。相似的，当所述凸起部105为分布于基底100表面的凸起结构时，所述凹陷部103彼此贯通，形成一体的凹进空间。
所述碳纳米管层110包括多个碳纳米管，所述碳纳米管层110与所述外延生长面101接触设置，并且所述碳纳米管层110的起伏趋势与所述图案化的外延生长面101相同。具体的，所述碳纳米管层110中的碳纳米管贴附于所述外延生长面101，部分碳纳米管贴附于所述凹陷部103中，部分碳纳米管贴附于所述凸起部105的顶面。所述碳纳米管沿平行于所述外延生长面101的方向延伸。本实施例中，所述碳纳米管层110包括多个通过范德华力首尾相连的碳纳米管，所述碳纳米管的延伸方向平行于所述外延生长面101。所述碳纳米管层110设置于图案化的外延生长面101。即，所述碳纳米管层110整体平铺于该图案化的外延生长面101，凹陷部103位置处的碳纳米管层110贴附于所述凹陷部103的底面及侧面，凸起部105位置处的碳纳米管层110贴附于凸起部105顶面。
本实施例提供的外延衬底及其制备方法，具有以下有益效果：第一，所述碳纳米管层为一连续的自支撑结构，因此可以直接铺设在所述外延生长面作为掩模，制备方法简单；第二，由于所述基底的外延生长面为一图案化的表面，因此可以减少所述外延层生长过程中的晶格缺陷；第三，由于碳纳米管层贴附于所述凹陷部及所述凸起部的表面，因此所述外延晶粒初步成膜的过程中，所述外延晶粒仅能从所述碳纳米管微孔中暴露出来的外延生长面生长，进而可在成膜的初始阶段就能够减少晶格缺陷，从而形成一高质量的外延层；第四，由于用于外延层生长的基底表面为一图案化的表面，同时由于碳纳米管层的存在，减小了外延层与基底之间的接触面积，进而减小了二者之间结合应力；第五，由于所述碳纳米管层整体贴附于所述外延生长面，从而在后续的外延生长过程中能够保持所述碳纳米管层的完整性，并减少由于碳纳米管脱落而影响外延层的质量。
请参阅图14及图15，本发明第三实施例提供一种应用所述外延衬底10制备的外延结构体200，所述外延结构体200包括一基底100，一碳纳米管层110及一外延层120，所述基底100具有一图案化的外延生长面101，所述碳纳米管层110位于所述基底100及外延层120之间，所述外延层120覆盖所述碳纳米管层110及所述图案化的外延生长面101。
具体的，所述图案化的外延生长面101包括多个第一凹陷部1031及多个第一凸起部1051，所述多个第一凸起部1051与所述基底100为一体结构。所述碳纳米管层110的起伏趋势与所述图案化的外延生长面101相同，所述碳纳米管层110覆盖所述多个第一凹陷部1031及多个第一凸起部1051，所述碳纳米管层110为一整体的连续结构。即对应所述第一凹陷部1031位置处的碳纳米管层110中的碳纳米管贴附于所述第一凹陷部1031的底面及侧面，对应所述第一凸起部1051处的碳纳米管贴附于所述第一凸起部1051顶面。所述碳纳米管层110夹持于所述基底100与所述外延层120之间。所述碳纳米管层110具有多个微孔112，对应该微孔112位置处的外延层120与所述基底100相接触，即所述微孔112位置处的外延层120贯穿所述碳纳米管层110，并生长于所述外延生长面101。
所述外延层120指通过外延法生长在基底100的外延生长面101的单晶结构体，其材料不同于基底100时，称为异质外延层；与基底100材料相同时，称为同质外延层。所述外延层120覆盖所述碳纳米管层110及所述外延生长面101。所述外延层120与外延生长面101相接触的表面，与所述图案化的外延生长面101相耦合。所述耦合是指，对应所述外延生长面101所述第一凹陷部1031的位置处，所述外延层120的表面形成一第二凸起部123，对应所述外延生长面101所述第一凸起部1051处，所述外延层120的表面形成一第二凹陷部121。所述外延层120与所述外延生长面101将所述碳纳米管层110包覆起来。所述外延层120中具有多个孔洞125，所述碳纳米管层110中的碳纳米管包覆于该孔洞125中。进一步的，由于所述碳纳米管层110贴附于所述第一凹陷部1031的底面及侧面，因此所述外延层120从通过所述碳纳米管层110暴露的所述第一凹陷部1031的底面及侧面，以及第一凸起部1051的顶面生长出来，且对应所述碳纳米管层110的微孔112位置处，所述外延层120贯穿所述碳纳米管层110，并与所述外延生长面101接触，从而在所述外延层120的第二凸起部123表面，进一步形成多个三维的纳米凸起结构，所述纳米凸起结构的尺寸及形状与所述碳纳米管层110微孔112的尺寸及形状相一致，所述纳米凸起结构与所述外延生长面101接触；相应的，对应碳纳米管的位置处，外延层120表面形成多个孔洞125，即在所述外延层120中所述第二凹陷部121的底面及侧面，以及第二凸起部123的顶面，形成多个孔洞125。
所述外延层120的生长的厚度可以根据需要制备。具体地，所述外延层120的生长的厚度可以为0.5纳米~1毫米。例如，所述外延层120的生长的厚度可以为100纳米~500微米，或200纳米~200微米，或500纳米~100微米。所述外延层120可以为一半导体外延层，且该半导体外延层的材料为GaMnAs、GaAlAs、GaInAs、GaAs、SiGe、InP、Si、AlN、GaN、GaInN、AlInN、GaAlN或AlGaInN。所述外延层120可以为一金属外延层，且该金属外延层的材料为铝、铂、铜或银。所述外延层120可以为一合金外延层，且该合金外延层的材料为MnGa、CoMnGa或Co2MnGa。
可以理解，当应用所述外延衬底20进行外延生长时，所得到的外延结构体200中，所述碳纳米管层110对应第一凹陷部1031位置处的碳纳米管仅贴附于所述第一凹陷部1031的底面。
本发明提供一种所述外延结构体200的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤S15，提供一外延衬底10；
步骤S16，在外延衬底10的外延生长面101生长外延层120。
在步骤S15中，该外延衬底10包括一基底100、一碳纳米管层110，所述基底100具有一图案化的表面作为外延生长面101，所述碳纳米管层110覆盖所述基底100的外延生长面101设置。
在步骤S16中，所述外延层120的生长方法可以通过分子束外延法（MBE）、化学束外延法（CBE）、减压外延法、低温外延法、选择外延法、液相沉积外延法（LPE）、金属有机气相外延法（MOVPE）、超真空化学气相沉积法（UHVCVD）、氢化物气相外延法(HVPE)、以及金属有机化学气相沉积法（MOCVD）等中的一种或多种实现。
本实施例中，所述基底100为一蓝宝石（Al2O3）基片，所述碳纳米管层110为一单层碳纳米管膜。本实施采用MOCVD工艺进行外延生长。其中，采用高纯氨气(NH3)作为氮的源气，采用氢气(H2)作载气，采用三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)、三甲基铟(TMIn)、三甲基铝(TMAl)作为Ga源、In源和Al源。具体包括以下步骤：
步骤S161，将蓝宝石基底100置入反应室，加热到1100℃~1200℃，并通入H2、N2或其混合气体作为载气，高温烘烤200秒~1000秒；
步骤S162，继续同入载气，并降温到500℃~650℃，通入三甲基镓及氨气，生长GaN低温缓冲层，其厚度10纳米~50纳米；
步骤S163，停止通入三甲基镓，继续通入氨气和载气，同时将温度升高到1100℃~1200℃，并恒温保持30秒~300秒，进行退火；
步骤S164，将基底100的温度保持在1000℃~1100℃，继续通入氨气和载气，同时重新通入三甲基镓，在高温下完成GaN的侧向外延生长过程，并生长出高质量的GaN外延层。
具体的，所述外延层120的生长过程具体包括以下阶段：
第一阶段：沿着基本垂直于所述基底100的外延生长面101方向成核并外延生长形成多个外延晶粒；
第二阶段：所述多个外延晶粒沿着基本平行于所述基底100的外延生长面101方向外延生长形成一连续的外延薄膜；
第三阶段：所述外延薄膜沿着基本垂直于所述基底100的外延生长面101方向外延生长形成一外延层120。
第一阶段中，多个外延晶粒进行纵向外延生长，所述外延晶粒从所述碳纳米管层110的微孔112中暴露出来的外延生长面101开始生长。
第二阶段中，通过控制生长条件使所述多个外延晶粒沿着基本平行于所述基底100的外延生长面101的方向同质外延生长并连成一体将所述碳纳米管层110覆盖。即，该步骤中所述多个外延晶粒进行侧向外延生长直接合拢，并最终在碳纳米管周围形成多个孔洞125将碳纳米管包围。
所述碳纳米管层110被包覆于所述外延层120中，即在外延层120中形成有多个孔洞125，所述碳纳米管层110中的碳纳米管被包覆于该孔洞125中。所述孔洞125的形状与碳纳米管层110中的碳纳米管的排列方向有关。当碳纳米管层110为单层碳纳米管膜或多个平行设置的碳纳米管线时，所述多个孔洞125彼此基本平行设置。当碳纳米管层110为多层交叉设置的碳纳米管膜或多个交叉设置的碳纳米管线时，所述多个孔洞125分别形成交叉设置的网络，所述多个孔洞125之间彼此交叉连通。由于所述碳纳米管层110为一连续的整体结构，碳纳米管层110中的碳纳米管彼此首尾相连，因此，形成的所述孔洞125相互连通。
第三阶段中，所述外延层120将所述碳纳米管层110覆盖，并渗透所述碳纳米管层110的多个微孔112与所述基底100的外延生长面101接触，即所述碳纳米管层110的多个微孔112中均渗透有所述外延层120，且所述基底100的第一凹陷部1031中填充有外延层120。由于所述第一凹陷部1031及所述碳纳米管层110的存在，使得外延晶粒与基底100之间的晶格位错在形成连续的外延薄膜的过程中停止生长。因此，该步骤的外延层120相当于在没有缺陷的外延薄膜表面进行同质外延生长。所述外延层120具有较少的缺陷。
请一并参阅图16，本发明第四实施例提供一种外延衬底20，所述外延衬底20包括一基底100、一碳纳米管层110，所述基底100具有一图案化的表面作为外延生长面101，所述外延生长面101具有多个凸起部105，相邻的凸起部105之间形成一凹陷部103，所述碳纳米管层110中对应所述凹陷部103位置处的碳纳米管贴附于所述凹陷部103的底面，对应凸起部105位置处的碳纳米管贴附于所述凸起部105的顶面。所述外延衬底20与外延衬底10的结构基本相同，其不同在于，所述碳纳米管层110为多个不连续的碳纳米管层单元，所述碳纳米管层110中对应凸起部105位置处的碳纳米管层110贴附于所述凸起部的顶面，而对应凹陷部103位置处的碳纳米管仅贴附于所述凹陷部103的底面。
请一并参阅图17及18，本发明第五实施例提供一种由所述外延衬底20制备的外延结构体300，所述外延结构体300包括一基底100，一碳纳米管层110及一外延层120，所述基底100一表面具有多个第一凹陷部1031及第一凸起部1051，形成一图案化的外延生长面101，所述碳纳米管层110贴附于该图案化的外延生长面101，所述外延层120覆盖所述碳纳米管层110及所述图案化的外延生长面101。所述外延结构体300与所述外延结构体200基本相同，其不同在于，在所述外延结构体300中，所述碳纳米管层110对应基底100中所述第一凹陷部1031位置处的碳纳米管仅贴附于所述第一凹陷部1031的底面。
具体的，所述碳纳米管层110为多个碳纳米管层单元组成，所述碳纳米管单元贴附于所述第一凹陷部1031的底面即所述第一凸起部1051的顶面，所述碳纳米管层110具有多个微孔112，所述外延生长面101通过该微孔112暴露出来。即所述第一凹陷部1031的部分底面及所述第一凸起部1051的部分顶面通过所述微孔112暴露出来，所述外延层120与所述暴露的表面相接触。所述第一凹陷部1031的侧面未贴附有所述碳纳米管，从而所述外延层120直接与所述第一凹陷部1031的侧面接触设置。
所述外延层120与所述图案化的外延生长面101相耦合，即在所述外延层120与所述基底100接触的表面，对应所述基底100第一凹陷部1031位置处形成一第二凸起部123，对应所述基底100中第一凸起部1051位置处形成一第二凹陷部121。所述外延层120中第二凹陷部121的底面以及所述第二凸起部123的顶面形成多个三维的纳米凸起结构，所述三维纳米凸起结构贯穿所述微孔112与所述外延生长面101接触，而所述外延层120中凹槽的侧面为一平滑的表面，与所述第一凹陷部1031的侧面紧密贴合。相应的，对应所述碳纳米管所在的位置处，所述外延层120中所述第二凹陷部121的底面以及第二凸起部123的顶面形成多个孔洞125。
请参阅图19，本发明第六实施例提供一种外延衬底10的制备方法，主要包括以下步骤：
步骤S21，提供一基底100，该基底100具有一外延生长面101；
步骤S22，在所述外延生长面101表面设置多个凸起部105相邻的凸起部105间形成一凹陷部103，使所述外延生长面101形成一图案化的表面；
步骤S23，在所述凸起部105的表面设置一碳纳米管层110；
步骤S24，处理所述碳纳米管层110，使所述碳纳米管层110中对应凹陷部103位置处的碳纳米管贴附于所述凹陷部103的底面，对应凸起部105位置处的碳纳米管贴附于所述第一凸起部1051的顶面。
本实施例中所述外延衬底10的制备方法与第一实施例基本相同，其不同在于，在所述外延生长面101设置多个凸起部105，使所述外延生长面101图案化。
在步骤S22中，所述多个凸起部105的材料可与基底100相同或不同，可以根据外延生长的实际需要进行选择。所述多个凸起部105可通过利用一如碳纳米管层掩模并采用外延生长的方法制备，也可通过设置一薄膜然后再刻蚀的方法形成，也可通过将多个凸起部105直接设置于该外延生长面101形成。本实施例中，所述多个凸起部105的制备方法包括以下步骤：
步骤S221，在所述外延生长面101设置一掩模102；所述掩模102的材料不限，如二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或二氧化钛等，可根据实际需要进行选择。本实施例中，所述掩模102为二氧化硅。
步骤S222，刻蚀所述掩模102，形成多个凸起部105。所述掩模102的刻蚀深度到达所述基底100的外延生长面101，从而使所述外延生长面101部分暴露出来。所述刻蚀方法与第一实施例中所述二氧化硅膜的刻蚀方法相同。所述多个凸起部105形成的图案不限，本实施例中，所述多个凸起部105为多个平行且间隔排列的凸条，所述凸条的宽度可为1微米～50微米，相邻凸起部105之间的间距可为为1微米～20微米，相邻的凸起部105之间形成一凹陷部103，所述凸条的延伸方向基本相同。
在步骤S23中，所述碳纳米管层110通过直接铺设的方法设置于该掩模102的表面，并覆盖所述整个掩模102，所述碳纳米管层110悬空设置于所述外延生长面101。所述悬空设置是指所述碳纳米管层110的部分表面与所述凸起部105的一表面接触设置，相邻两凸起部105之间的碳纳米管层110与所述外延生长面101间隔设置。所述碳纳米管层110具有多个微孔112，所述基底100的外延生长面101通过该微孔112暴露出来。所述碳纳米管层110中碳纳米管的延伸方向与所述凸条的延伸方向相同或不同。优选的，所述碳纳米管层110中碳纳米管的延伸方向垂直于凸条的的凸起部105的延伸方向，可以进一步减小后续外延生长过程中外延层120中的晶格缺陷。
本发明所述外延衬底采用图形化的基底，并将一碳纳米管层作为掩模设置于所述基底外延生长面生长外延层，具有以下有益效果：
第一，所述外延衬底中的基底具有一图形化的生长面，该图案化的表面具有多个微米级的微结构，因此可减小外延生长过程中的位错缺陷。
第二，所述外延衬底中碳纳米管层为图形化结构，其厚度、空隙尺寸均可达到纳米级，所述衬底用来生长外延层时形成的外延晶粒具有更小的尺寸，有利于进一步减少位错缺陷的产生，以获得高质量的外延层。
第三，所述外延衬底中基底的外延生长面具有多个三维纳米结构，且所述碳纳米管层的空隙尺寸为纳米级，因此所述外延层从暴露的外延生长面生长，使得生长的外延层与基底之间的接触面积减小，减小了生长过程中外延层与基底之间的应力，从而可以生长厚度较大的外延层，可进一步提高外延层的质量。
第四，所述外延衬底中的碳纳米管层为一自支撑结构，因此可以直接铺设在基底的表面作为掩模，制备工艺简单、成本较低。
第五，应用该外延衬底生长的外延结构体中，所述外延层具有更少的位错缺陷，更高的质量，可用于制备性能更加优良的电子器件。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (19)

1.一种外延衬底，包括：
一基底，所述基底具有一外延生长面，该外延生长面具有多个凸起部与多个凸起；以及
一碳纳米管层，该碳纳米管层设置于所述基底的外延生长面，并覆盖所述多个凸起部与多个凸起；
其特征在于，所述碳纳米管层与所述基底的外延生长面接触设置，所述碳纳米管层的起伏趋势与所述外延生长面的起伏趋势相同，所述碳纳米管层整体贴附于所述多个凸起部及多个凹陷部的表面。
2.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述多个凸起为多个条形的凹槽，所述多个条形的凹槽平行排列或交叉排列。
3.如权利要求2所述的外延衬底，其特征在于，所述凹槽的宽度为1微米～50微米，深度为0.1微米～1微米，相邻凹槽之间的间距为1微米～20微米。
4.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述多个凸起部为多个凸条，所述多个凸条平行或交叉排列。
5.如权利要求4所述的外延衬底，其特征在于，所述凸条的宽度为1微米～20微米，相邻凸条之间的间距为1微米～50微米。
6.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述多个凸起部为多个间隔设置的凸点。
7.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述多个凸起为多个间隔设置的凹洞。
8.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述碳纳米管层为一整体的连续结构。
9.如权利要求6所述的外延衬底，其特征在于，所述对应凸起位置处的碳纳米管层贴附于所述凸起的底面及凹槽的侧面，对应凸起部位置处的碳纳米管层贴附于所述凸起部的顶面。
10.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述碳纳米管层为多个碳纳米管组成的自支撑结构。
11.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述碳纳米管层包括多个沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管，沿所述延伸方向的所述碳纳米管之间通过范德华力首尾相连。
12.如权利要求11所述的外延衬底，其特征在于，所述多个凹陷部为多个平行排列的条形凹槽，所述碳纳米管的延伸方向与所述凹陷部的延伸方向交叉排列。
13.如权利要求11所述的外延衬底，其特征在于，所述碳纳米管层包括多层碳纳米管膜层叠设置。
14.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述碳纳米管层具有多个微孔，该多个微孔沿所述碳纳米管层的厚度方向贯穿所述碳纳米管层，所述外延生长面上的凸起部与凸起的部分表面通过所述微孔暴露出来。
15.如权利要求14所述的外延衬底，其特征在于，所述微孔的尺寸为10纳米～10微米。
16.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述碳纳米管层在对应所述凸起位置处部分断开，断开的部分碳纳米管层仅设置于所述凸起的底面。
17.如权利要求1所述的外延衬底，其特征在于，所述基底为一单晶结构体，且所述基底的材料为GaAs、GaN、Si、SOI、AlN、SiC、MgO、ZnO、LiGaO2、LiAlO2或Al2O3。
18.一种外延衬底，包括：
一基底，所述基底具有一外延生长面，该外延生长面为具有多个微结构的图案化的表面；以及
一碳纳米管层，该碳纳米管层设置于所述基底的外延生长面，并覆盖所述多个微结构；
其特征在于，所述碳纳米管层与所述基底的外延生长面接触设置，所述碳纳米管层的起伏趋势与所述外延生长面的起伏趋势相同，所述碳纳米管层整体贴附于所述多个微结构的表面。
19.如权利要求18所述的外延衬底，其特征在于，所述微结构的径向尺寸大于等于1微米小于等于50微米。
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