[發明專利]一種具有自旋整流特性的ZnO基磁性pn結及其制備方法

有效

• 申請號: 201410171395.1
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN104241335B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 鄒長偉;邵樂喜;王佳;梁楓;謝偉;李達
• 申請（專利權）人: 嶺南師范學院
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/24;H01L21/04;H01L21/363
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉廣生

1.一種具有自旋整流特性的ZnO基磁性pn結，其特征在于：該磁性pn結由p型鐵磁材料ZnCuO:Li和n型半導體材料ZnO構成；

其制備方法，步驟如下：

（1）n型半導體材料ZnO的制備

將低阻Si(111)襯底置于樣品架上，在100－200℃、氬氣和氧氣比例2:1的環境下，對經過表面處理的襯底進行輝光清洗；輝光清洗結束后，在0.3－1 Pa，沉積100-200納米厚的ZnO本征層；然后在調節Ar流量為800sccm，通入O₂流量為50sccm，120V襯底負偏壓、磁控濺射靶電流4.5A條件下，沉積800-2000納米厚的n型ZnO薄膜；

（2）p型鐵磁材料ZnCuO：Li的制備

將沉積有n型ZnO的Si(111)襯底置于樣品架上，在200－400℃、氬氣和氧氣比例3:1的環境下，對經過表面處理的襯底進行輝光清洗；輝光清洗結束后，開啟陽極層離子源控制電壓在600-800 V, 電流在3-8A；然后在調節Ar流量為800sccm，通入O₂流量為50sccm，120V襯底負偏壓、磁控濺射靶Cu靶電流4.5A條件下，ZnO：Li靶電流3-6A的條件下，沉積800-2000納米厚的p型ZnCuO：Li鐵磁性型薄膜；

所述的p型鐵磁材料ZnCuO:Li，Li離子的摻雜濃度10¹³-10¹⁵cm^-2，Cu離子的摻雜濃度10¹⁴-10¹⁶cm^-2；

（3）表面電極的制備

在p型鐵磁材料表面采用電子束蒸發技術蒸渡Au/Ni電極；其中Ni層厚度20-40納米，Au層厚度100-400納米；

（4）金屬底電極的制備

在襯底表面采用電子束蒸發技術蒸發Al/Ti底電極；其中Ti層的厚度為20-40納米，Al層的厚度為100-400納米；

所述的ZnO基磁性p-n結具有明顯的室溫鐵磁性，矯頑力為56 高斯。