[發明專利]硫化鋅/氮化鎵異質結及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810798048.X
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109103305B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 王干;李紅喜;王琳晶;吳鵬陽
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/26
• 代理公司: 44224 廣州華進聯合專利商標代理有限公司
• 代理人: 潘霞<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明涉及一種硫化鋅/氮化鎵異質結及其制備方法。一種硫化鋅/氮化鎵異質結的制備方法，包括步驟：在氣壓小于4×10^?6Pa的真空條件下，以硫化鋅為蒸發源，采用分子束外延法在氮化鎵單晶襯底上生長硫化鋅單晶層，得到硫化鋅/氮化鎵異質結，其中，蒸發源的溫度為840℃～865℃，氮化鎵單晶襯底的溫度為450℃～465℃。上述硫化鋅/氮化鎵異質結的制備方法制得的硫化鋅/氮化鎵異質結的結晶度較好，適于產業化應用。

技術領域

本發明涉及異質結構制備領域，特別是涉及一種硫化鋅/氮化鎵異質結及其制備方法和應用。

背景技術

氮化鎵為一種直接帶隙寬禁帶半導體材料(禁帶寬度為3.39eV)，氮化鎵、碳化硅等材料被稱為第三代半導體材料。由于氮化鎵有高的熱導率，高熔點，較高的電離度并且硬度大。同時其發光效率高，在紫外、紫、藍、綠發光器件方面有很大的應用前景。硫化鋅也是寬帶隙的半導體材料，室溫下禁帶寬度為3.7eV，是最早發現的合成半導體之一，其在電子、光電子產業中有十分顯著的應用。

近年來的科學研究表明，異質結常具有兩種半導體各自的PN結都不能達到的優良的光電特性，適宜于制作超高速開關器件、太陽能電池以及半導體激光器等，因此，硫化鋅/氮化鎵異質結在工業技術領域有重要的應用價值。1997年，E.C.Piquette等第一次生長出硫化鋅/氮化鎵異質結，但結晶度較差，無法應用。

發明內容

基于此，有必要提供一種制備結晶度較好的硫化鋅/氮化鎵異質結的制備方法。

此外，還提供一種硫化鋅/氮化鎵異質結及其應用。

一種硫化鋅/氮化鎵異質結的制備方法，包括以下步驟：

在氣壓小于4×10^-6Pa的真空條件下，以硫化鋅為蒸發源，采用分子束外延法在氮化鎵單晶襯底上生長硫化鋅單晶層，得到硫化鋅/氮化鎵異質結，其中，所述蒸發源的溫度為840℃～865℃，所述氮化鎵單晶襯底的溫度為450℃～465℃。

上述通過在氣壓小于4×10^-6Pa的真空條件下，采用分子束外延法在氮化鎵單晶襯底上生長硫化鋅單晶層，并控制蒸發源的溫度和氮化鎵單晶襯底的溫度，保證氮化鎵單晶襯底表面的硫化鋅薄膜的均勻性和連續性，而使制得的硫化鋅/氮化鎵異質結的結晶度較好，適于產業化應用。

在其中一個實施例中，在所述采用分子束外延法在氮化鎵單晶襯底上生長硫化鋅單晶層的步驟之前，還包括對所述氮化鎵單晶襯底進行除氧的步驟。

在其中一個實施例中，所述對所述氮化鎵單晶襯底進行除氧的步驟包括：在氣壓小于2×10^-7Pa的真空條件下，將所述氮化鎵單晶襯底在550℃～700℃下保溫10min～60min。

在其中一個實施例中，所述采用分子束外延法在所述氮化鎵單晶襯底上生長硫化鋅單晶層的步驟中，采用反射式高能電子衍射對所述硫化鋅單晶層進行原位實時監控。

在其中一個實施例中，所述對所述硫化鋅單晶層進行反射式高能電子衍射的原位實時監控的步驟中，使用的電子束電壓為10kV～25kV。

上述任一種硫化鋅/氮化鎵異質結的制備方法制備得到的硫化鋅/氮化鎵異質結。

上述硫化鋅/氮化鎵異質結在制備半導體發光器件中的應用。

附圖說明

圖1為實施例1的除氧后的氮化鎵單晶襯底的[1 1 0]方向的反射式高能電子衍射圖；

圖2為實施例1的除氧后的氮化鎵單晶襯底的[-1-2 0]方向的反射式高能電子衍射圖；

圖3為實施例1的硫化鋅/氮化鎵異質結的[1 1 0]方向的反射式高能電子衍射圖；