[發(fā)明專利]全鐵電半導(dǎo)體PN結(jié)薄膜器件及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010660606.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN113990974A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周勇;王燦;姚小康;何萌;葛琛;郭爾佳;金奎娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院物理研究所
• 主分類號(hào): H01L31/072
• 分類號(hào): H01L31/072;H01L31/0336;H01L31/18
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

1.一種全鐵電半導(dǎo)體PN結(jié)薄膜器件，其自下而上依次包括：

襯底、底電極、N型鐵電層、P型鐵電層和頂電極，或者襯底、底電極、P型鐵電層、N型鐵電層和頂電極；

其中，所述N型鐵電層由N型鐵電材料形成，所述P型鐵電層由P型鐵電材料形成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全鐵電半導(dǎo)體PN結(jié)薄膜器件，其中，所述N型鐵電材料為BiFeO₃，所述P型鐵電材料為BiFe_0.9Zn_0.1O₃。

3.一種制備權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的全鐵電半導(dǎo)體PN結(jié)薄膜器件的方法，其包括如下步驟：

(1)在襯底上制備底電極；

(2)在所述底電極上依次制備由N型鐵電材料形成的N型鐵電層、由P型鐵電材料形成的P型鐵電層，以形成PN結(jié)；或者，

在所述底電極上依次制備由P型鐵電材料形成的P型鐵電層、由N型鐵電材料形成的N型鐵電層，以形成PN結(jié)；

(3)在步驟(2)制得的PN結(jié)上制備頂電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述N型鐵電材料為BiFeO₃，所述P型鐵電材料為BiFe_0.9Zn_0.1O₃；

優(yōu)選地，所述襯底由SrTiO₃單晶形成；

優(yōu)選地，所述底電極由SrRuO₃形成；

優(yōu)選地，所述頂電極由Au、Pb或Pt形成。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述步驟(1)中的在襯底上制備底電極是通過(guò)脈沖激光沉積法制備的。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述脈沖激光沉積法是在如下條件下進(jìn)行的：沉積溫度為635～655℃，氧壓為5-15Pa。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述步驟(2)中的形成PN結(jié)是通過(guò)脈沖激光沉積法形成的。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述脈沖激光沉積法是在如下條件下進(jìn)行的：沉積溫度為635～655℃，氧壓為5-15Pa。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述P型鐵電層和所述N型鐵電層的厚度各自獨(dú)立地為100-300nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述步驟(3)中的頂電極需進(jìn)一步地退火處理，所述退火處理是在如下條件下進(jìn)行的：退火溫度為300～450℃，退火時(shí)間為60～300s。