技術領域
本發明涉及原子層沉積薄膜技術領域，具體涉及一種氧化鋅薄膜的制備方法。
背景技術
氧化鋅是一種II-VI族寬禁帶直接帶隙半導體材料，其能帶結構使其具有特異的電學及光學特性，具有廣闊的應用前景，是近幾十年來的熱點材料。因氧化鋅具有60meV的激子結合能，遠大于室溫熱離化能，具有室溫高效激子激光器的巨大發展潛能。而且該材料約3.37eV的直接進帶寬度，使其在紫外波段光學器件的制備以及光存儲效率等方面的應用，也具有極為廣闊的市場。另外，該材料在熱穩定性、化學活性等方面也具有較大優勢，因此氧化鋅材料的研究具有強大的應用潛力。
氧化鋅材料在光學、電學方面實現應用，必須首先實現n型及p型傳導，用以器件制備。就氧化鋅材料晶格機構而言，n型原位及后期的摻雜均較為容易，但是p型氧化鋅材料的制備是近年來一直困擾研究人員的重大難題。首先，氧化鋅因其晶格結構具有自補償效應，即以本征施主缺陷為主，形成能低，對受主摻雜有強烈補償作用，摻入受主元素也難以實現p型轉變。同時，受主雜質的離化效率較低，能級較深，導致其很難實現高濃度摻雜，而且摻雜過程中引入施主型雜質缺陷（如氫、碳雜質），作為淺施主對空穴產生強烈補償作用。氧化鋅制備過程中受主雜質排斥，無法實現有效摻雜，受主在氧化鋅中形成各種復合體，限制和降低了替位摻雜。這都使得p型氧化鋅制備技術成為目前氧化鋅相關產業發展的重大瓶頸。
發明內容
為了克服現有技術中的缺陷，本發明提供一種氧化鋅薄膜的制備方法，所述制備方法解決了氧化鋅制備過程中受主雜質排斥，無法實現有效摻雜，以及受主在氧化鋅中形成各種復合體，限制和降低了替位摻雜的問題。
為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：
一種氧化鋅薄膜的制備方法，包括如下步驟：
（1）將襯底放置于原子層沉積設備反應腔中；
（2）向所述原子層沉積設備反應腔中通入含鋅前驅體源，所述含鋅前驅體源中的鋅原子吸附于所述襯底表面；
（3）向所述原子層沉積設備反應腔中通入含氮前驅體源，然后通過等離子體將所述含氮前驅體源電離，電離后所述含氮前驅體源中的氮原子部分沉積，與所述襯底表面的鋅原子形成氮鋅共價鍵；或，通過等離子體將含氮前驅體源電離，然后將電離的所述含氮前驅體源通入所述原子層沉積設備反應腔中，電離后所述含氮前驅體源中的氮原子部分沉積，與所述襯底表面的鋅原子形成氮鋅共價鍵；
（4）重復所述步驟（2）和步驟（3）即可逐層生長氮化鋅薄膜；
（5）將所述氮化鋅薄膜進行熱氧化，或者向所述原子層沉積設備反應腔中通入含氧前驅體源，實現氧替位氮的有效摻雜，得到氧化鋅薄膜。
上述方案中，所述步驟（1）之前還包括步驟：所述襯底的表面經過處理，所述襯底處理后的表面吸附有羥基。
上述方案中，所述步驟（1）中將襯底放置于原子層沉積設備反應腔中可通過手動放置、機械手放置或軟件控制機械手放置。
上述方案中，所述步驟（2）中的含鋅前驅體源為二甲基鋅、二乙基鋅或醋酸丙酮鋅。
上述方案中，所述步驟（3）中的含氮前驅體源為氮氣、一氧化氮、二氧化氮、氨氣。
上述方案中，所述步驟（3）中所述等離子體電離所述含氮前驅體源的放電功率為10W～100W，放電時間為1s～5s。
上述方案中，所述步驟（2）還包括：所述含鋅前驅體源中的鋅原子吸附于所述襯底表面后，吹掃所述原子層沉積設備反應腔，使所述原子層沉積設備反應腔恢復本底真空，所述本底真空的范圍是0.0001Torr～0.1Torr。
上述方案中，所述步驟（3）還包括：形成氮鋅共價鍵后，吹掃所述原子層沉積設備反應腔，使所述原子層沉積設備反應腔恢復本底真空，所述本底真空的范圍是0.0001Torr～0.1Torr。
上述方案中，所述步驟（3）還包括：所述原子層沉積設備反應腔恢復本底真空后，調整所述襯底上沉積物表面反應活性。
上述方案中，所述步驟（5）中通入的含氧前驅體源為氧氣或水。
與現有技術方案相比，本發明采用的技術方案產生的有益效果如下：
本發明中氮化鋅薄膜制備簡單、重復性高，而氧元素易于替位立方晶格結構氮化鋅中的氮元素，最終實現了氮的替位摻雜，并形成六方結構的p型氧化鋅薄膜。本發明克服了現有p型氧化鋅常用制備方法中，受主雜質相互排斥、無法實現有效替位摻雜，以及受主雜質在氧化鋅中形成各種復合體抑制及影響有效摻雜效率的困難，可高效的提供高質量p型氧化鋅材料，為滿足p-n結構氧化鋅材料和光學、電子器件等方面的應用需求，提供有力的條件。
