[發(fā)明專利]一種制備MgxZn1-xO 合金薄膜的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310272264.8
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103343316A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙莉
• 申請（專利權(quán)）人: 彩虹集團(tuán)公司
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種制備Mg_xZn_1-xO合金薄膜的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體科學(xué)的發(fā)展對電子技術(shù)、信息技術(shù)等高技術(shù)的發(fā)展和人類社會的進(jìn)步起著重要的作用，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，以光電子和微電子為基礎(chǔ)的通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為高新技術(shù)的核心。目前，人們正致力于尋找更寬禁帶的半導(dǎo)體材料以制造波長更短的發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器。Mg_xZn_1-xO是一種新型II-VI族寬禁帶三元化合物半導(dǎo)體材料，首次由Ohtomo等人在1998年報道制備成功，Mg_xZn_1-xO可由ZnO和MgO合成制得，兼有ZnO和MgO材料的特性，而Mg的加入在調(diào)節(jié)ZnO帶隙的同時，不僅保留了紫外受激可產(chǎn)生強(qiáng)烈的激子發(fā)射的屬性，而且減少了ZnO中O空位缺陷，更重要的是可以通過各種工藝和調(diào)節(jié)組分配比，改變其中MgO的含量（0≤x≤1），使禁帶寬度可以在3.3eV到7.8eV的一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，帶間躍遷的覆蓋波長可從380nm至160nm。Mg_xZn_1-xO可以用作太陽能電池的透明電極和窗口材料，可以制作壓電轉(zhuǎn)換器、體聲波器件(BAW)和聲表面波器件(SAW)。Mg_xZn_1-xO合金薄膜具有小的甚至負(fù)的電子親和勢，高的熱導(dǎo)率，抗氧化性，耐高溫性，大的擊穿場強(qiáng)和高的載流子遷移率，大的發(fā)射電流使得它又適宜作為場發(fā)射顯示器陰極材料，應(yīng)用十分廣泛。

ZnO室溫下的禁帶寬度約為3.37eV，它的激子結(jié)合能在無機(jī)半導(dǎo)體材料中最高，達(dá)60meV。而Mg_xZn_1-xO與ZnO晶體結(jié)構(gòu)相同，晶格常數(shù)相近，禁帶寬度更大。這種材料可與ZnO一起組成異質(zhì)結(jié)、量子阱和超晶格，從而能極大地提高ZnO的發(fā)光效率，并對ZnO材料的發(fā)光特性進(jìn)行調(diào)制。目前研究的Mg_xZn_1-xO合金薄膜大多通過調(diào)整Mg的含量來達(dá)到調(diào)控薄膜禁帶寬度的目的，但會出現(xiàn)隨Mg的含量增加而帶來的Mg_xZn_1-xO合金薄膜相分離的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備Mg_xZn_1-xO合金薄膜的方法，不僅能夠得到表面均勻光滑的Mg_xZn_1-xO合金薄膜，而且可以通過調(diào)整氧化鋅緩沖層的厚度來調(diào)整Mg_xZn_1-xO合金薄膜的禁帶寬度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

1）向經(jīng)過清洗和預(yù)處理的玻璃基底上濺射沉積并生長氧化鋅緩沖層，其中所用的濺射靶材為Zn靶，在Ar保護(hù)下進(jìn)行濺射沉積，并通入O₂作為反應(yīng)氣體；

2）利用雙靶濺射儀在氧化鋅緩沖層上濺射沉積并生長Mg_xZn_1-xO層，然后退火，得到Mg_xZn_1-xO合金薄膜，其中0<x<1。

所述的步驟1）中玻璃基底的清洗和預(yù)處理為：將體積比為7:3濃硫酸和雙氧水混合后煮沸，作為清洗液清洗玻璃基底，然后用去離子水沖洗玻璃基底，再分別依次使用丙酮、酒精和去離子水對玻璃基底各超聲清洗15～30min。

所述的步驟1）中氧化鋅緩沖層的厚度為100～250nm。

所述的步驟1）中玻璃基底與Zn靶的靶面的垂直距離為30～40mm，濺射壓強(qiáng)為0.5～1Pa，射頻功率為100～300W，Ar與O₂的體積流量比為1:1。

所述的步驟2）中Mg_xZn_1-xO層的厚度為200～800nm。

所述的步驟2）中雙靶濺射儀的濺射功率為300W，濺射壓強(qiáng)為0.5～1Pa。

所述的步驟2）中的退火是在300～500℃的空氣下進(jìn)行的；退火時間為1～3小時。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：