[發明專利]ZnO基稀磁半導體薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310044088.2
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103074576A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 林元華;張玉駿;羅屹東;南策文
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/28
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

1.一種ZnO基稀磁半導體薄膜，其組成為Zn_0.9M_0.05R_0.05O或Zn_0.95M_0.05O；

其中，M為Co或Mn，R為Mg或Cd。

2.根據權利要求1所述的薄膜，其特征在于：所述ZnO基稀磁半導體薄膜為(002)取向的纖鋅礦結構；薄膜的厚度為40-50nm。

3.根據權利要求1或2所述的薄膜，其特征在于：所述薄膜為按照權利要求4-9任一所述方法制備而得的產物。

4.一種制備權利要求1-3任一所述ZnO基稀磁半導體薄膜的方法，包括如下步驟：

1)用氨水將NH₄HCO₃水溶液的pH值調節至7.6-9.5后得到沉淀劑；

2)將鋅鹽的水溶液、M(NO₃)₂的水溶液和R(NO₃)₂的水溶液按照其中Zn²⁺、M²⁺和R²⁺的摩爾比0.9∶0.05∶0.05的比例，與步驟1)所得沉淀劑進行共沉淀反應，反應完畢收集所得沉淀，烘干得到前驅粉體I；

或者，將鋅鹽的水溶液和M(NO₃)₂的水溶液按照其中Zn²⁺與M²⁺的摩爾比0.95∶0.05的比例，與步驟1)所得沉淀劑進行共沉淀反應，反應完畢收集所得沉淀，烘干得到前驅粉體II；

所述M(NO₃)₂和R(NO₃)₂中，M和R的定義與權利要求1相同；

3)將步驟2)所得前驅粉體I或II煅燒后依次進行造粒、壓片和燒結，分別得到陶瓷靶材I或II；

4)以步驟3)所得陶瓷靶材I或II為靶材，在Si(100)基片或Si(100)/Pt(111)基片上用脈沖激光沉積法沉積薄膜，分別得到組成為Zn_0.9M_0.05R_0.05O的所述ZnO基稀磁半導體薄膜和組成為Zn_0.95M_0.05O的所述ZnO基稀磁半導體薄膜。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述步驟1)中，氨水的質量百分濃度為25-28％，具體為28％；或，

所述NH₄HCO₃的摩爾用量與步驟2)中金屬離子的摩爾總用量的比值為2.3-2.6∶1，具體為2.4∶1；或，

所述步驟2)中，所述鋅鹽具體為Zn(NO₃)₂·6H₂O；或，

所述鋅鹽的水溶液、M(NO₃)₂的水溶液和R(NO₃)₂的水溶液的濃度均為0.5-1mol/L；或，

所述共沉淀反應步驟中，加熱方式均為水浴加熱，溫度均為40-60℃，具體為50℃，時間均為0.5-1小時，具體為1小時；或，

所述步驟3)煅燒步驟中，溫度均為300-400℃，具體為400℃，時間均為1-1.5小時，具體為1小時；或，

燒結步驟中，溫度均為1000-1300℃，具體為1300℃，時間均為3-4小時，具體為4小時；由室溫升至燒結溫度的速度均為3-5℃/min，具體為3℃/min；或，

所述步驟4)沉積步驟中，激光脈沖能量320-350mJ，具體為335mJ，溫度為500-600℃，具體為520℃。