[發明專利]立方相、巖鹽礦結構的Zn1－xMnxO晶體薄膜及其制備工藝

無效

• 申請號: 200710068094.6
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101104949A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 邱東江;顧智企;蔣銀土
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C30B25/00
• 分類號: C30B25/00;C30B29/16
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 盛輝地

1.一種立方相、巖鹽礦結構的Zn_1-xMn_xO薄膜，其特征是薄膜中的Mn含量x在0.6～1.0范圍內連續可調，x是指Zn和Mn元素的歸一化原子個數比，薄膜的光學帶隙在4.5～5.7eV范圍內連續可調，膜厚在200～1000nm范圍可調。

2.權利要求1所述的立方相、巖鹽礦結構的Zn_1-xMn_xO薄膜的制備工藝，其特征是：采用電子束反應蒸發法，以(MnO)_y(ZnO)_1-y陶瓷靶為蒸發源，其中y為摩爾比，以高純度的Ar/O₂混合氣為反應氣體，在石英玻璃襯底上生長得到，工藝步驟如下：

a)將清潔的石英玻璃襯底裝入生長室內的襯底架，置(MnO)_y(ZnO)_1-y靶材于坩堝中，用擋板將靶材和襯底隔開；

b)用真空泵抽反應室至≤1×10^-3Pa的真空度；

c)將襯底加熱至500℃的溫度，保溫15分鐘，使得吸附在襯底表面的殘留物解吸，獲得清潔的生長表面；同時開啟電子槍高壓，調節電子束的束斑位置至靶材表面，將電子束聚集到4～5mA以便加熱靶材，對其除氣；

d)將襯底溫度從500℃調低到某個合適的生長溫度，充入高純度的Ar/O₂混合氣，使得在充入Ar/O₂混合氣后的生長室內的氣壓在2.5～3.5×10^-2Pa范圍；然后加大電子束束流至20～30mA，(MnO)_y(ZnO)_1-y靶材開始蒸發，通過調節電子束束斑面積、位置以及束流大小使靶材均勻、穩定地蒸發，靶材的蒸氣壓控制在1.0～2.0×10^-2Pa范圍；

e)打開擋板生長Zn_1-xMn_xO晶體薄膜，并用薄膜厚度測量儀監控Zn_1-xMn_xO薄膜的厚度，當膜厚達到200～1000nm范圍內的某一值，結束生長，待襯底溫度降至100℃關閉混合氣，待襯底溫度降至室溫后，得到具有立方相、巖鹽礦結構的Zn_1-xMn_xO薄膜。

3.根據權利要求2所述的立方相、巖鹽礦結構的Zn_1-xMn_xO薄膜的制備工藝，其特征是所述的(MnO)_y(ZnO)_1-y靶材料是由純度99.99％的MnO和ZnO粉末按照一定的摩爾比混合、壓制并經600℃的真空燒結工藝制備而成，其中摩爾比y＝0.2～0.3。

4.根據權利要求2所述的立方相、巖鹽礦結構的Zn_1-xMn_xO薄膜的制備工藝，其特征是所述某個合適的生長溫度為在350℃～450℃范圍內的某一溫度。

5.根據權利要求2所述的立方相、巖鹽礦結構的Zn_1-xMn_xO薄膜的制備工藝，其特征是所述的薄膜生長過程中充入到反應室的Ar/O₂混合氣的Ar∶O₂體積比在1∶1～3∶1范圍。