[發(fā)明專利]一種低成本HgTe三維拓?fù)洳牧仙L的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910021572.0 | 申請日： | 2019-01-10 |
| 公開（公告）號： | CN109750358A | 公開（公告）日： | 2019-05-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王仍;焦翠靈;陸液;霍勤;張成;喬輝;李向陽 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所 |
| 主分類號： | C30B29/48 | 分類號： | C30B29/48;C30B25/18;C30B33/02 |
| 代理公司： | 上海滬慧律師事務(wù)所 31311 | 代理人： | 郭英 |
| 地址： | 200083 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 拓?fù)?/a> 材料生長 退火 低成本 碲鋅鎘 襯底 三維 氮?dú)?/a> 高溫高壓合成 氣相外延設(shè)備 氣相外延生長 外延生長設(shè)備 高純氮?dú)?/a> 合成過程 化學(xué)配比 快速降溫 氣相外延 氫氣氣氛 三氯甲烷 雙面研磨 乙醇清洗 原位退火 生長 乙醇 吹干 放入 高純 甲醇 精拋 爐內(nèi) 配比 熱浴 搖擺 腐蝕 | ||
本發(fā)明公開了一種低成本HgTe三維拓?fù)洳牧仙L方法。第一步、HgTe源采用1：1配比，得到正化學(xué)配比的HgTe拓?fù)洳牧?。HgTe源在700℃下進(jìn)行高溫高壓合成，合成過程中保持8h搖擺混合，確保HgTe源的均勻分布，最后沖大量氮?dú)膺M(jìn)行快速降溫。第二步、將碲鋅鎘襯底區(qū)分出A/B面之后，進(jìn)行雙面研磨，雙面精拋，熱三氯甲烷三次、熱浴乙醇三次，2％Br甲醇腐蝕60s，高純乙醇清洗三次，高純氮?dú)獯蹈?。第三步、將處理好的碲鋅鎘襯底，放入氣相外延設(shè)備里，進(jìn)行HgTe的氣相外延生長，生長溫度500～550℃，生長時間1h～3h。第四步、在氣相外延爐內(nèi)，進(jìn)行HgTe材料的原位退火，氫氣氣氛下，退火溫度250～280℃，退火時間24～48h。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：拓?fù)洳牧仙L成本低。外延生長設(shè)備簡單。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種三維拓?fù)洳牧仙L的方法，具體涉及一種HgTe三維拓?fù)洳牧仙L的方法，它適用于蒸氣壓比較高的二維或三維拓?fù)洳牧仙L，特別適用于低成本HgTe三維拓?fù)洳牧系纳L。
背景技術(shù)
自從量子自旋霍爾效應(yīng)被理論預(yù)言，并且在HgTe量子阱的實驗發(fā)現(xiàn)，窄帶半導(dǎo)體HgTe開始吸引大量的學(xué)者進(jìn)行它的外部拓?fù)湫再|(zhì)的研究。碲化汞納米材料是一種重要的拓?fù)浣^緣體，表面存在能穿越能隙的狄拉克型電子能態(tài)，內(nèi)部具有傳統(tǒng)半導(dǎo)體的載流子分布特征，表面呈現(xiàn)金屬性。制作HgTe拓?fù)洳牧嫌卸喾N方法。如：氣相法、液相法等。氣相法包括：化學(xué)氣相沉積法、磁控濺射法、熱噴涂法、分子束外延法、原子層外延法等。其中分子束外延法制備納米材料是一個超高真空的物理沉積過程，是應(yīng)用最多的一種方式。2008年R.Haakenaasen[Haakenaasen R,Selving E,Foss S,et al.Segmented nanowires ofHgTe and Te grow by molecular beam epitaxy[J].Appl.Phys.Lett.,2008,92(13):133108.]課題組在碲化汞的生長機(jī)理研究中取得新進(jìn)展，在Si板上通過控制源的汽化速度成功制備出HgTe和Te交互的異質(zhì)結(jié)構(gòu)HgTe，但是分子束外延方法制作碲化汞卻具有微孔洞缺陷，這主要由于生長系統(tǒng)和生長溫度有關(guān)。另一個分子束外延制作HgTe拓?fù)洳牧系谋锥耸牵浩滟M(fèi)用超級高，這也是限制HgTe拓?fù)洳牧习l(fā)展的和民用普及的主要原因。
本發(fā)明擬采用等溫氣相生長技術(shù)，運(yùn)用本發(fā)明低成本HgTe生長工藝，為HgTe三維拓?fù)洳牧咸峁┮环N有效生長手段。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低成本HgTe三維拓?fù)洳牧仙L的方法，解決HgTe三維拓?fù)洳牧仙L技術(shù)難、生長設(shè)備貴等問題。通過對強(qiáng)p型的碲鋅鎘襯底進(jìn)行粗拋、精拋和Br甲醇腐蝕處理，利用等溫氣相外延生長原理，實現(xiàn)低成本HgTe三維拓?fù)洳牧仙L。
本發(fā)明的方法為：利用氣相外延方法實現(xiàn)低成本HgTe三維拓?fù)洳牧仙L的方法；
所述的HgTe源材料配比是：將Hg：Te＝1：1的摩爾比進(jìn)行配置，在700℃下進(jìn)行高溫高壓合成，合成過程中保持8h搖擺以確保HgTe源的均勻混合，最后沖大量氮?dú)膺M(jìn)行快速降溫；
所述的襯底的處理工藝是：選取(111)A面碲鋅鎘晶體為襯底材料，進(jìn)行雙面研磨，雙面精拋，熱三氯甲烷三次、熱浴乙醇三次，2％Br甲醇腐蝕60s，高純乙醇清洗三次，高純氮?dú)獯蹈桑?/p>
所述的氣相外延生長工藝是：將處理好的碲鋅鎘襯底，放入氣相外延設(shè)備里，利用等溫氣相外延原理，控制好源和襯底的間距以及密封性，進(jìn)行HgTe的氣相外延生長，生長溫度500～550℃，生長時間1h～3h；
所述的氣相外延退火工藝是：在氣相外延爐內(nèi)，進(jìn)行HgTe材料的原位退火，氫氣氣氛下，退火溫度250～280℃，退火時間24～48h。
發(fā)明內(nèi)容如下：
1.選取(111)A面碲鋅鎘晶體為襯底材料，對襯底進(jìn)行雙面研磨、雙面精拋；
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所，未經(jīng)中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
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