[發明專利]一種在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法

無效

• 申請號: 201010147510.3
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101834127A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 梅增霞;梁會力;梁爽;劉章龍;李俊強;侯堯楠;劉堯平;崔秀芝;張生利;杜小龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

1.一種在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，該方法具體為：

1)采用公知的方法對市售c面藍寶石襯底背面進行鍍鉬，并進行化學去脂清洗，然后將襯底導入超高真空制膜系統；

2)在不低于1×10^-8mbar的真空條件下，將襯底升溫至700～900℃下進行高溫熱處理；

3)在100～500℃下對襯底表面進行的活性氧等離子體處理；

4)在襯底溫度為500℃～1500℃條件下進行BeO緩沖層的外延生長，并將制得的BeO緩沖層作為ZnO單晶薄膜的生長模板；

5)在襯底溫度為300～500℃條件下沉積ZnO緩沖層；

6)在襯底溫度為650～800℃、氧氣氛條件下退火；

7)在550～700℃進行ZnO外延層的生長，通過公知的手段將生長時氧、鋅束流調整至接近理想配比的范圍；

8)ZnO薄膜生長結束后，在700～850℃、氧氣氛下進行退火。

9)在氧氣氛下降至室溫，取出樣品。

2.如權利要求1所述的在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，所述步驟1)中超高真空制膜系統為分子束外延系統。

3.如權利要求1所述的在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，所述步驟2)中高溫熱處理時間為：10～30分鐘。

4.如權利要求1所述的在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，所述步驟3)中活性氧等離子體處理時間為：10～30分鐘，射頻功率為300W，氧氣流量為2.0sccm。

5.如權利要求1所述的在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，所述步驟4)中BeO緩沖層的厚度為2～30nm。

6.如權利要求1所述的在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，所述步驟5)中ZnO緩沖層的厚度為10～30nm。

7.如權利要求1所述的在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，所述步驟6)中退火時間為10～30分鐘，射頻功率為300W，氧氣流量為1.8sccm。

8.如權利要求1所述的在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，所述步驟7)中ZnO外延層的厚度為300～1000nm。

9.如權利要求1所述的在藍寶石襯底上制備高質量ZnO單晶薄膜的方法，其特征在于，所述步驟8)中退火時間為10～30分鐘，射頻功率為340W，氧氣流量為2.0sccm。