[發明專利]一種以Bi2Se3薄膜為接觸層的硅肖特基結及制備方法

有效

• 申請號: 201310335909.8
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103390640A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 李含冬;高磊;李輝;王高云;羅思源;任武洋;艾遠飛;巫江;周志華;王志明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/47
• 分類號: H01L29/47;H01L21/28;H01L31/0224
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 謝敏

1.一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結，其特征在于：包括Si基片（2），所述Si基片（2）的上部設有Bi₂Se₃肖特基接觸層（1），Si基片（2）的底部設有歐姆接觸背電極（3），所述Bi₂Se₃肖特基接觸層（1）上設有歐姆接觸電極（4），Bi₂Se₃肖特基接觸層（1）與歐姆接觸電極（4）之間設有粘接層，所述粘接層由Cr或Ti制成。

2.根據權利要求1所述的一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結，其特征在于：所述Si基片（2）為(111)取向的單晶。

3.根據權利要求1所述的一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結，其特征在于：所述Si基片（2）為n型或p型或本征電導，且Si基片的電阻率為0.001~5000Ω·cm。

4.根據權利要求1所述的一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結，其特征在于：所述Bi₂Se₃肖特基接觸層（1）為外延單晶結構。

5.根據權利要求1所述的一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結，其特征在于：所述Bi₂Se₃肖特基接觸層（1）的厚度為5~50nm。

6.根據權利要求1所述的一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結，其特征在于：所述歐姆接觸電極（4）由Al或Ag或Au制成，歐姆接觸電極（4）的厚度為20~200nm。

7.根據權利要求1至6任一項所述的一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結，其特征在于：所述歐姆接觸電極（4）為點結構或環形結構。

8.一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（a）將晶體取向為(111)的Si基片采用RCA化學清洗法清洗后，采用化學鈍化工藝處理使之成為氫原子終止面Si(111)-1×1表面；

????（b）采用物理汽相輸運沉積法將Bi₂Se₃單晶薄膜外延生長于步驟（a）所述的氫原子終止面Si(111)-1×1表面上；

（c）將步驟（b）所制備的Bi₂Se₃/Si異質結的Si基片的背面采用機械刮除Si表面氧化層，并直接涂覆Ga-In共熔合金制得歐姆接觸背電極，或者采用原位真空離子濺射法先去除Si表面氧化層，再以真空共蒸發法生長Ga-In共熔合金電極形成歐姆接觸背電極；

（d）在步驟（b）中的Bi₂Se₃單晶薄膜表面直接涂覆電極材料形成歐姆接觸電極，或采用微加工工藝結合真空蒸鍍或磁控濺射法在Bi₂Se₃單晶薄膜表面生長圖形化的歐姆接觸電極或含有粘接層的歐姆接觸電極。

9.根據權利要求8所述的一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結的制備方法，其特征在于：所述步驟（a）中通過化學鈍化Si獲得大氣下穩定的Si(111)-1×1氫原子終止表面后，于5分鐘內將其傳入真空管式爐并抽真空至1Pa以下。

10.根據權利要求8所述的一種以Bi₂Se₃薄膜為接觸層的硅肖特基結的制備方法，其特征在于：所述真空管式爐內的載氣為Ar氣，載氣的流量為0.1~0.5升/分鐘，真空管式爐的源區溫度為550~600℃，Si基片所處生長區的溫度為200~250℃。