[發明專利]P型半導體氧化鋅薄膜,其制備方法,和使用透明基片的脈沖激光沉積方法

無效

• 申請號: 200710086483.1
• 申請日: 2007-03-13
• 公開（公告）號: CN101058867A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 劉冰;胡振東;車勇;上原譲
• 申請（專利權）人: IMRA美國公司
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/22;C23C14/58;C23C14/54;C23C14/28;C03C17/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司
• 代理人: 王維綺

1.一種用于制造包含磷和堿金屬元素的p型ZnO薄膜的裝置，包括：

真空室，包含由鋅、氧、磷和所述堿金屬元素構成的靶材料，和基片；

用于蒸發或燒蝕靶材料的高能源，所述高能源包括皮秒或飛秒脈沖激光，以生成高溫蒸汽和/或等離子體，它沉積在所述基片上以形成薄膜；和

用于使薄膜退火的熱源，以產生所述p型ZnO薄膜。

2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述靶材料包含ZnO和磷酸鋰。

3.根據權利要求1所述的裝置，其中所述基片是玻璃，單晶片，和沉積層之一，所述基片選自如下組：硅，藍寶石，碳化硅，氧化鎂，氮化鎵，和ZnO。

4.根據權利要求1所述的裝置，其中脈沖激光發射脈沖激光束，所述脈沖激光束的脈沖寬度為10飛秒-100皮秒。

5.根據權利要求1所述的裝置，其中脈沖激光具有的脈沖寬度為10fs-100ps，脈沖能量為2μJ-100mJ。

6.根據權利要求1所述的裝置，其中飛秒脈沖激光具有的脈沖寬度為10fs-1ps，脈沖能量為2μJ-100mJ。

7.根據權利要求6所述的裝置，其中所述飛秒脈沖激光提供的激光能流高于1J/cm²，輻照在靶表面上。

8.根據權利要求6所述的裝置，其中所述飛秒脈沖激光提供的激光能流高達5J/cm²，輻照在靶表面上。

9.根據權利要求1所述的裝置，其中所述退火在500-1000℃的高溫下進行。

10.根據權利要求1所述的裝置，其中所述退火在原位或外部進行。

11.根據權利要求1所述的裝置，其中退火時間在2-60分鐘的范圍內。

12.根據權利要求1-11中任一權利要求所述的裝置，其中p型ZnO薄膜包含磷(P)和堿金屬元素作為共摻雜劑。

13.根據權利要求12所述的裝置，其中p型ZnO薄膜中的所述堿金屬是鋰。

14.根據權利要求12所述的裝置，其中所述p型ZnO薄膜中磷的濃度可達1x10²¹cm^-3。

15.根據權利要求13所述的裝置，其中所述p型ZnO薄膜中鋰的濃度可達5x10²⁰cm^-3。

16.一種制造包含磷和堿金屬元素作為共摻雜劑的p型ZnO薄膜的方法，包括；

提供由鋅、氧、磷和所述堿金屬元素組成的靶材料，和基片；提供真空室，所述真空室包含所述靶材料和所述基片；使用來自脈沖激光器的高能脈沖蒸發或燒蝕所述靶材料，所述脈沖激光的脈沖寬度為10fs-1ps，脈沖能量為2μJ-100mJ，能流高于1J/cm²，以生成高溫蒸汽和/或等離子體，它沉積在所述基片上以形成共摻雜的ZnO薄膜，以及使所述薄膜退火，以產生所述p型ZnO薄膜；其中所述退火在500-1000℃的高溫下進行。

17.一種用于制造包含磷和堿金屬元素的p型ZnO薄膜的方法，包括：

提供由鋅、氧、磷和所述堿金屬元素組成的靶材料，和基片；

提供真空室，所述真空室包含所述靶材料和所述基片；

用皮秒或飛秒脈沖激光的脈沖激光束輻照靶材料，以蒸發或燒蝕所述靶材料，所述脈沖激光束的脈沖寬度在10飛秒-100皮秒的范圍內，并且脈沖能量為2μJ-100mJ，所述飛秒脈沖激光提供的激光能流高于1J/cm²，輻照在靶表面上，以生成高溫蒸汽和/或等離子體，它沉積在所述基片上以形成薄膜；和

使所述薄膜退火，以產生所述p型ZnO薄膜；其中所述退火在500-1000℃的高溫下進行。

18.根據權利要求17所述的方法，其中所述靶材料包含ZnO和磷酸鋰。

19.根據權利要求17所述的方法，其中所述基片是玻璃，單晶片，和沉積層之一，所述基片選自下述組：硅，藍寶石，碳化硅，氧化鎂，氮化鎵，和ZnO。