[發(fā)明專(zhuān)利]一種p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110354868.8
• 申請(qǐng)日: 2011-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102386246A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯子康;陳明明;蘇龍興;張權(quán)林;祝淵;吳天準(zhǔn);桂許春;項(xiàng)榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L31/0296
• 分類(lèi)號(hào): H01L31/0296;H01L31/20;H01L21/36
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

1.一種p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料，其特征在于：包括襯底（1）及生長(zhǎng)于襯底（1）上的外延層，自所述襯底至外延層之間依次設(shè)有金屬鎂薄層（2）、氧化鎂薄層（3）、生長(zhǎng)溫度逐漸升高的第一氧化鋅層（4）與第二氧化鋅層（5）；所述外延層為在氧化鋅合金中摻入受主元素B和摻入A原子形成的p型AZnO:B層（6）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料，其特征在于：所述襯底（1）的材料為藍(lán)寶石、硅、碳化硅、氮化鎵或砷化鎵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料，其特征在于：所述金屬鎂薄層（2）的厚度為0.5nm～1nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料，其特征在于：所述氧化鎂薄層（3）的厚度為2nm～5nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料，其特征在于：所述第一氧化鋅層（4）的厚度為1nm～5nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料，其特征在于：所述第二氧化鋅層（5）的厚度為20nm～50nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料，其特征在于：所述p型AZnO:B層（6）的厚度為500nm～800nm；其中，A原子為鎂或鈹原子，且A原子的含量為0.01%～15%；B原子為氮、磷或砷。

8.一種如權(quán)利要求1-7所述的p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

1）清洗襯底：所述襯底（1）在生長(zhǎng)之前依次經(jīng)過(guò)氫氟酸、丙酮、異丙醇、無(wú)水酒精、去離子水化學(xué)試劑清洗或依次經(jīng)過(guò)濃磷酸與濃硫酸的混合液、丙酮、異丙醇、無(wú)水酒精、去離子水化學(xué)試劑清洗；然后在真空、氧氣、氧等離子體、氮?dú)?、氮?dú)獾入x子體氛圍下退火15～30分鐘，退火溫度為700～1000℃，使襯底表面原子排布整齊；

2）沉積金屬鎂層：所述金屬鎂層（2）通過(guò)等離子體輔助分子束外延、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積或射頻磁控濺射沉積在襯底（1）表面；所述金屬鎂層（2）生長(zhǎng)腔內(nèi)的真空度為10^-2～10^-8Torr，襯底（1）溫度為400～600℃；且所述金屬鎂層的厚度為0.5～1nm；

3）沉積氧化鎂層：所述氧化鎂層（3）通過(guò)等離子體輔助分子束外延、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積或射頻磁控濺射沉積在金屬鎂層上；所述氧化鎂層生長(zhǎng)腔內(nèi)的真空度為10^-2～10^-8Torr，襯底溫度為400～600℃；所述氧化鎂層的厚度為2～5nm；

4）沉積第一氧化鋅層：所述第一氧化鋅層（4）通過(guò)等離子體輔助分子束外延、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積或射頻磁控濺射沉積在氧化鎂層上；所述第一氧化鋅層生長(zhǎng)腔內(nèi)的真空度為10^-2～10^-8Torr，襯底溫度為400～600℃；所述第一氧化鋅層的厚度為1nm～5nm；

5）升溫：將所述襯底（1）溫度升至700～800℃，升溫速率為20～40℃/min，退火時(shí)間為1～5分鐘；

6）沉積第二氧化鋅層：將襯底（1）降溫后，所述第二氧化鋅層（5）通過(guò)等離子體輔助分子束外延、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積或射頻磁控濺射沉積在第一氧化鋅層（4）上；所述第二氧化鋅層（5）生長(zhǎng)腔內(nèi)的真空度為10^-2～10^-8Torr，襯底（1）溫度為500～600℃；所述第二氧化鋅層（5）的厚度為20nm～50nm；

7）再升溫：將所述襯底（1）溫度再次升至700～800℃，升溫速率為20～40℃/min，退火時(shí)間為1～5分鐘；

8）沉積p型AZnO:B層：將襯底（1）降溫后，所述p型AZnO:B層（6）通過(guò)等離子體輔助分子束外延、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積或射頻磁控濺射沉積在第二氧化鋅層（5）上；所述p型AZnO:B層（6）生長(zhǎng)腔內(nèi)的真空度為10^-2～10^-8Torr，襯底（1）溫度為500～650℃；所述p型AZnO:B層（6）的厚度為500nm～800nm；

9）退火：將所述襯底（1）升溫后作退火處理；所述襯底（1）的升溫速度為20～40℃/min，溫度為750～900℃；

10）降溫：將所述襯底（1）降低溫度至室溫，降溫速度為20～40℃/min，即得到p型導(dǎo)電氧化鋅薄膜材料。