[發明專利]一種MgZnOS四元ZnO合金半導體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410570903.3
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104388898A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 何云斌;黎明鍇;邰佳麗;程海玲;張蕾;周桃生
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/06;H01L31/0296;H01L33/28
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 夏靜潔

1.一種MgZnOS四元ZnO合金半導體材料的制備方法，其特征在于，所述MgZnOS四元ZnO合金半導體材料的制備方法包括如下步驟：

步驟1，制備生長MgZnOS四元ZnO合金半導體薄膜材料所需的陶瓷靶材，

1.1、按比例稱取ZnS和MgO粉末，所述ZnS粉末和MgO粉末的摩爾比例為99:1～75:25；

1.2、在稱取的上述粉末中加入粉末總質量60％的去離子水進行球磨；

1.3、將球磨后的混合粉末進行真空干燥處理，真空度為0.1Pa，溫度為110℃，干燥6～8小時；

1.4、在干燥后的ZnS與MgO混合粉末中加入粉末總質量2～6％的去離子水，研磨攪拌使兩種粉末均勻混合粘結在一起；

1.5、將混勻物置于模具中，壓制成陶瓷坯片，陶瓷坯片的厚度為2～3mm；

1.6、將陶瓷坯片放入真空管式爐，并在陶瓷坯片周圍放置硫粉，在氮氣保護下，在700℃～1250℃高溫燒結4～6小時后得到所需陶瓷材料；

步驟2，利用陶瓷靶材、藍寶石和有機溶劑，采用脈沖激光燒蝕沉積方法制備MgZnOS薄膜，

2.1、采用步驟1制備的陶瓷材料作為激光燒蝕靶材，采用藍寶石作為薄膜生長的襯底；

2.2、將襯底經過丙酮、無水乙醇和去離子水中的一種或幾種試劑超聲波清洗15min；

2.3、將步驟1制備的靶材和步驟2.2清洗得到的襯底分別放在靶臺和樣品臺上裝入真空室，并開啟真空泵抽真空，真空度為10^-4Pa以下，調節襯底的生長溫度為0～750℃，開啟樣品臺和靶臺自轉；

2.4、通入氧氣，調整氧壓為0～10Pa，開啟激光器，將陶瓷靶材表面原子激光燒蝕出來沉積在襯底表面形成MgZnOS薄膜，激光能量為250-600mJ/pulse。

2.根據權利要求1所述制備方法制得的MgZnOS四元ZnO合金半導體材料，其特征在于，通過將Mg和S共同摻雜到ZnO中得到MgZnOS四元ZnO合金半導體材料。

3.根據權利要求2所述的MgZnOS四元ZnO合金半導體材料，其特征在于，所述MgZnOS四元ZnO合金半導體材料為薄膜。

4.根據權利要求2所述的MgZnOS四元ZnO合金半導體材料，其特征在于，通過調節Mg、S的含量來實現對ZnO帶隙的調節，從而調控光電器件的工作波長，還能通過調節ZnO的價帶和導帶結構，改變其電子和空穴特性。