[發明專利]高功函數可調的過渡金屬氮化物材料、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201711461002.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN109979802B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 蔣春萍;李玉雄;谷承艷;隋展鵬;劉峰峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種高功函數可調的過渡金屬氮化物材料的制備方法，其特征在于包括步驟：

提供p型半導體材料作為襯底，所述p型半導體材料為Ⅲ族氮化物直接寬帶隙半導體材料；

將表面清潔的襯底置入脈沖激光沉積設備的外延室，并對外延室抽真空，使其中的本底真空度達到10^-6Pa；

將襯底溫度調節至生長過渡金屬氮化物薄膜所需的溫度；

向所述外延室內通入N₂氣，直至達到所需的氣壓；

在襯底上進行過渡金屬氮化物薄膜的生長，其中采用的生長溫度為600-650℃、N₂氣壓在10Pa以下，所述過渡金屬氮化物薄膜的材質包括TiN、ZrN、TaN、CrN或HfN；

關閉N₂氣，向所述外延室內通入惰性氣體至達到所需的氣壓；

在過渡金屬氮化物薄膜上生長氮化硼薄膜或石墨，其中氮化硼薄膜的生長溫度為600-650℃，且氮化硼薄膜或石墨生長時的Ar氣壓在30Pa以下，所述過渡金屬氮化物薄膜的厚度在100nm以下，所述氮化硼薄膜或石墨的厚度在20nm以下；

對所獲的包含氮化硼薄膜或石墨和過渡金屬氮化物薄膜的復合結構材料進行高溫退火，使氮化硼中的硼元素或石墨中的C元素熱擴散至過渡金屬氮化物中，從而獲得高功函數可調的過渡金屬氮化物材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于還包括：使襯底以5-10℃/min的升溫速率升溫至600-650℃并保溫，保溫時間大于0而≦1h，完成對襯底的熱處理，之后將襯底溫度調節至生長過渡金屬氮化物薄膜所需的溫度。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于還包括：在將襯底溫度調節至生長過渡金屬氮化物薄膜所需的溫度后，還利用脈沖激光沉積設備自帶的放電裝置產生Ar等離子體，且以所述Ar等離子體對襯底表面進行預處理以去除表面的氧化層，之后關閉所述的放電裝置及Ar氣。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于還包括：在襯底上生長過渡金屬氮化物薄膜之前，先對過渡金屬氮化物靶材進行預濺射。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述p型半導體材料包括P-GaN。