[發(fā)明專利]一種原子級平整Sr/Si（100）-2×3再構(gòu)表面的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610860393.2
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106399929B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜文漢;楊景景;熊超;朱錫芳
• 申請（專利權(quán)）人: 常州工學(xué)院
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/28;C23C14/30;C23C14/16;C23C14/58
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 高桂珍

1.一種原子級平整Sr/Si（100）-2×3再構(gòu)表面的制備方法，以單晶硅（100）片為襯底，其步驟為：

1）襯底清洗：

1-1）將單晶硅（100）片切割成一定大小；

1-2）將切割好的單晶硅（100）片在丙酮中超聲清洗；

1-3）將經(jīng)丙酮超聲清洗后的單晶硅（100）片使用純水超聲清洗；

1-4）將經(jīng)純水超聲清洗后的單晶硅（100）片用高純氮氣吹干，然后放入真空腔內(nèi)；

2）去除襯底表面氧化硅，同時制備出Si（100）-2×1再構(gòu)表面：

2-1）將上述真空腔的腔體抽真空，使得本底真空達到1×10^-8Pa；

2-2）采用直流加熱的方式將襯底溫度加熱到650℃并保持12小時；

2-3）采用直流加熱的方式以一定的升溫速率將襯底溫度加熱到1100℃并保持10~30s；

2-4）以一定的降溫速率將襯底溫度降低到室溫；

3）在襯底上形成的Si（100）-2×1再構(gòu)表面上制備亞單層金屬鍶薄膜：

3-1）將經(jīng)步驟2）處理后的襯底移至制樣真空腔內(nèi)，將制樣真空腔的腔體抽真空，使得本底真空達到1×10^-6Pa；

3-2）在1×10^-6Pa的真空下，對襯底進行加熱，加熱溫度為500℃；

3-3）使用脈沖激光沉積技術(shù)或電子束蒸發(fā)技術(shù)在Si（100）-2×1再構(gòu)表面上沉積0.5nm厚度的金屬鍶薄膜；

4）制備原子級平整Sr/Si（100）-2×3再構(gòu)表面：

4-1）將經(jīng)步驟3）處理后的襯底移至分析真空腔，并使用離子泵和鈦升華泵將分析真空腔的本底真空度抽到1×10^-8Pa；

4-2）將含有金屬鍶薄膜的襯底加熱到750℃，并在750℃溫度下維持5~10min，在這一恒溫過程中金屬鍶薄膜中鍶原子與Si（100）-2×1再構(gòu)表面硅二聚體發(fā)生電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，同時除了Si（100）-2×1再構(gòu)表面上原本存在的橫向硅二聚體外，還會形成縱向排列的硅二聚體；

4-3）將襯底的溫度降低到室溫，同時確保分析真空腔的本底真空度維持在1×10^-8Pa，即可獲得原子級平整的Sr/Si（100）-2×3再構(gòu)表面，Sr/Si（100）-2×3再構(gòu)表面上鍶的覆蓋度為1/6個單原子層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原子級平整Sr/Si（100）-2×3再構(gòu)表面的制備方法，其特征在于：所述的步驟3）中脈沖激光沉積技術(shù)的工藝參數(shù)為：激光功率密度為1~10W/cm²，工藝真空度為1×10^-6~1×10^-4Pa，金屬鍶靶材，襯底溫度為室溫~500℃，沉積時間為1s~5s，薄膜厚度為0.5nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種原子級平整Sr/Si（100）-2×3再構(gòu)表面的制備方法，其特征在于：所述的步驟2）中襯底溫度自650℃到1100℃的升溫速率為20~50℃/s，襯底溫度自1100℃到室溫的降溫速率為5~10℃/s。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種原子級平整Sr/Si（100）-2×3再構(gòu)表面的制備方法，其特征在于：所述的步驟1）中單晶硅（100）片切割成2×2cm²大小，單晶硅（100）片在丙酮中超聲清洗3次，每次超聲清洗的時間為15分鐘，單晶硅（100）片在使用15兆歐純水超聲清洗3遍，每次超聲清洗的時間為10分鐘。