[發明專利]Ⅳ－Ⅵ族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法

無效

• 申請號: 200710068039.7
• 申請日: 2007-04-13
• 公開（公告）號: CN101106092A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 吳惠楨;斯劍霄;徐天寧;夏明龍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01L21/363
• 分類號: H01L21/363;C30B23/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 盛輝地

1.一種IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，是在分子束外延裝置中，采用分子束外延生長方法，在不同生長溫度下，利用不同IV-VI族化合物分子束源，在不同的單晶襯底材料上生長單晶薄膜的方法，所述分子束外延裝置中具有進樣室、準備室、生長室、多個束源爐，具體制備工藝步驟如下：

●將單晶襯底裝入進樣室的襯底架，用進樣室抽真空至≤5×10^-5Pa，在進樣室加熱襯底至150～200℃，除氣30分鐘；

●將襯底在室溫下用磁力傳輸桿傳入到準備室中，在將襯底加熱到350℃除氣30分鐘；

●對裝有不同分子束蒸發源的各束源爐進行除氣，將束源爐升溫至所需溫度，除氣溫度為高于生長用束源爐的溫度15℃，除氣時間10～15分鐘，并用離子規測量束流大小，通過調節束源爐溫度控制分子束束流大小；

●待襯底除完氣，并降至室溫后，將準備室中襯底傳入到生長室中，用閘板閥隔離生長室和準備室；

●在生長室加熱襯底使其在高于生長溫度10～20℃下除氣10分鐘，用擋板隔離襯底和束源爐；

●將襯底溫度調節到所需溫度200～550℃，打開襯底旋轉電機，控制轉速在1-40轉每分鐘，同時打開束源爐擋板，打開樣品架擋板，開始生長；

●當單晶薄膜生長達到預期厚度時，結束生長，襯底溫度降至室溫。

2.根據權利要求1所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是IV-VI半導體單晶薄膜和其異質結構是：PbSe，PbTe，SnSe，SnTe，PbSrSe，PbSrTe，PbSnSe，PbSnTe，PbEuSe，PbMnSe，PbMnTe，PbMnSeTe，PbSe/PbSrSe，PbTe/PbSrTe，PbTe/PbMnTe，PbTe/PbSnTe，PbSe/PbEuSe量子阱、超晶格的一種。

3.根據權利要求1所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是所述的襯底材料是：BaF₂、Si單晶上覆蓋CaF₂、BaF₂緩沖層，PbSe，PbTe和MgO單晶襯底的一種。

4.根據權利要求3所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是所述的BaF₂襯底放在垂直層流凈化工作臺中，沿(111)面解理，用高純氮氣吹凈。

5.根據權利要求1所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是所述的IV-VI族分子束蒸發源為：高純的PbSe、PbTe、SnSe、SnTe化合物和Mn、Sr、Eu、Te、Se高純元素的一種，其純度≥99.99％。

6.根據權利要求1所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是所述的生長薄膜時束流等效氣壓為2×10^-5～5×10⁴Pa。

7.根據權利要求1所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是所述的生長速率在0.1～2.0微米/每小時。

8.根據權利要求1所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是所述的進樣室抽真空用分子泵，生長室抽真空用離子泵和升華泵，生長過程中襯底的旋轉速度1-10轉/分鐘，束源爐溫度波動不高于±0.5℃。

9.根據權利要求1所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是所述的打開束源爐擋板，同時打開2只束源爐擋板，生長PbSe、PbTe二元系IV-VI半導體單晶薄膜材料；同時打開3只束源爐擋板，生長PbSrSe、PbMnTe三元系IV-VI半導體單晶薄膜材料；同時打開4只束源爐擋板，生長PbMnSeTe，PbSrTeSe四元系IV-VI半導體單晶薄膜材料。

10.根據權利要求1所述的IV-VI族半導體單晶薄膜和其異質結構的制備方法，其特征是所述的生長程序的編制和生長的過程由計算機進行控制。