[發明專利]ZnO/納米晶金剛石薄膜異質結光電探測器的制備方法

無效

• 申請號: 201110359607.5
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102386281A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 王林軍;潘瀟雨;曾慶鍇;莊曉鳳;劉晟;黃健;唐可;夏義本
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0296;H01L31/0224
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種ZnO/納米晶金剛石薄膜異質結光電探測器的制備方法，其特征在于具有以下制備過程和步驟：

一、硅襯底上氫終端納米晶金剛石薄膜的制備

（1）納米晶金剛石薄膜制備過程：采用（100）鏡面拋光硅片作為沉積襯底；采用氫氟酸（HF）超聲清洗5-15分鐘，以去除表面的氧化硅層；為了增加金剛石薄膜的成核密度，使用100nm粒徑的金剛石粉末對硅襯底機械研磨10-15分鐘；將研磨后的硅片放在混有100nm金剛石粉的丙酮溶液中超聲清洗10-20分鐘；最后再將硅片用去離子水和丙酮分別超聲清洗，直至硅片表面潔凈，烘干后放入熱絲輔助化學化學氣相沉積（HFCVD）裝置的反應室內；

用真空泵對HFCVD反應室抽真空至5-7Pa，通入丙酮、氫氣的混合反應氣體，調節丙酮、氫氣的流量分別為40-50標準毫升/分、160-180標準毫升/分；反應室的氣壓設定為0.8-1.5kPa，襯底溫度控制在650-750℃，熱絲電壓設定10-14V，在熱絲與襯底間加載負偏壓，偏壓電流2-3A，薄膜生長時間3-4小時；在硅襯底上制得納米金剛石薄膜；

（2）氫處理：將上述制備的納米晶金剛石薄膜放入微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）裝置的反應室內，用真空泵對MPCVD反應室抽真空至5-7Pa，然后用分子泵對反應室抽真空至10^-2Pa以下，通入氫氣，調節氫氣的流量為100-160標準毫升/分；反應室的氣壓設定為2-3kPa，襯底溫度控制在350-450℃，微波功率設定為1800-2400W，表面處理時間0.5-1小時；最終在硅襯底上制得氫終端納米金剛石薄膜；

二、摻鋁?ZnO薄膜的制備：

采用射頻反應磁控濺射法在p型納米晶金剛石薄膜上制備摻鋁ZnO薄膜；靶材為摻鋁的高純ZnO陶瓷靶；沉積過程中，工作氣體是Ar氣；Ar流量為7-10標準毫升/分，工作氣壓0.2-0.7Pa；濺射功率100-250W；

三、電極制備：

采用Ti/Au雙層電極結構；分別在p型納米晶金剛石薄膜和n型摻鋁氧化鋅薄膜上沉積Ti/Au雙層電極；采用高純度金屬Ti（99.99%）靶，使用直流磁控濺射方法濺射金屬Ti，系統的本底真空2×10^-4-5×10^-4Pa；通入Ar氣,?調節流量為10-15標準毫升/分；氣壓在0.3-0.8Pa；濺射功率為100-200W；濺射時間為12-15分鐘；Au采用離子濺射方法，采用Au靶，在Ti層上制備金屬膜Au；濺射過程中，工作氣壓為0.75-0.85Pa，離子流1.8-2mA，濺射時間為12-15分鐘；采用快速退火工藝，進行電極退火；退火溫度為350-450℃，時間為10-20分鐘；最終制得ZnO/納米金剛石薄膜異質結光電探測器元件。