[發(fā)明專利]一種采用電子束蒸發(fā)技術(shù)制備Ga

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810140108.9
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108411250B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊陳;張進(jìn);蔡長龍;徐均琪
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/30
• 代理公司: 61114 西安新思維專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 黃秦芳

本發(fā)明屬于一種光電薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用電子束蒸發(fā)技術(shù)制備Ga₂O₃光電薄膜的方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：通過Ga₂O₃高純（99.995%）粉體制胚并真空燒結(jié)，再粉碎成粒后作為起鍍材料，采用e型槍對起鍍材料進(jìn)行直接真空蒸發(fā)，使起鍍材料氣化成分子或原子沉積在襯底材料上，并通過控制沉積速率和沉積氛等關(guān)鍵工藝參數(shù)，最終獲得大面積高純度的Ga₂O₃薄膜。本發(fā)明方法制備成本低、重復(fù)性好、工藝要求簡單、可控性好，所獲得的薄膜呈現(xiàn)各向同性的非晶結(jié)構(gòu)，在可見?近紅外范圍透過較高，吸收較小，不僅適宜于光學(xué)應(yīng)用，并且通過后退火處理，使其晶化后具有紫外光電探測和氣敏等特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種光電薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用電子束蒸發(fā)技術(shù)制備Ga₂O₃光電薄膜的方法。

技術(shù)背景

氧化鎵是一種直接、寬帶隙n型半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度達(dá)4.9eV，可制備出優(yōu)良的深紫外透明導(dǎo)電薄膜，在高溫氧化傳感器、紫外探測器、光電器件的透明電極等方面有著廣泛的應(yīng)用。有關(guān)研究可以追溯到二十世紀(jì)六十年代。近年來由于Ga₂O₃薄膜具有從紫外到近紅外的良好透光性，較高的折射率和較小的吸收系數(shù)，以及非常好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，使得它成為目前備受關(guān)注的光學(xué)電學(xué)材料之一。

目前，制備Ga₂O₃薄膜的方法有很多，其中采用外延生長的技術(shù)有金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積和分子束外延等方法，采用非外延生長的技術(shù)有磁控濺射、溶膠-凝膠和電阻蒸發(fā)等方法。前者制備出的薄膜結(jié)晶品質(zhì)較高，但同時也存在著高昂的制備成本和較低的成膜效率等問題，不適合大規(guī)模應(yīng)用；而后者具有較低的制備成本，但在成膜面積、結(jié)晶品質(zhì)及薄膜純度等方面還有明顯的不足。

電子束蒸發(fā)制備薄膜技術(shù)具有高沉積速率和大面積成膜的特點(diǎn)。目前已有專利和研究報道主要是以單晶Ga₂O₃和金屬Ga作為蒸發(fā)材料，采用電子束蒸發(fā)技術(shù)制Ga₂O₃薄膜。然而，單晶Ga₂O₃本身制備成本較高，不易獲得，所以作為起渡材料增加了Ga₂O₃薄膜的制備成本；同時，金屬蒸發(fā)Ga過程中需要通入大量的氧氣和采用較高的沉積溫度才能使Ga充分氧化形成Ga₂O₃薄膜，這些條件往往對設(shè)備能力提出更高的要求增大了薄膜制備工藝難度，而氧化不充分又會使得薄膜在350nm左右出現(xiàn)透過率低吸收大的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種高效、低成本的電子束蒸發(fā)制備Ga₂O₃薄膜的方法。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的制備方法為：

1)、以Ga₂O₃粉（純度高于99.995%）為原料，將粉體研磨、造粒后冷壓成型為圓柱樣品, 再于100-300MPa下冷等靜壓成型，壓胚經(jīng)過500-1000^oC保1-5h預(yù)燒，再在真空度1×10^-1-5×10^-1Pa下進(jìn)行700-1200^oC保溫1-5h燒結(jié)；

2)、將真空燒結(jié)后的壓胚粉碎成3-5mm大小的不規(guī)則顆粒，并置于鍍膜真空室中的水冷坩堝中，將真空度抽至1×10^-3-4×10^-3Pa；同時對襯底進(jìn)行加熱，加熱溫度為25-100^oC；