[發明專利]一種室溫鐵磁硅鍺錳半導體薄膜的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010718907.7
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN112063980A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 向鋼;張析;王煥明;馮雷豪;汪淵;孫森
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/02;C23C14/16;C23C14/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種室溫鐵磁性硅鍺錳半導體薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：在多靶共濺磁控濺射真空室中分別裝入高純硅靶、高純鍺靶、高純錳靶以及高純本征單晶鍺襯底，關閉倉門并抽真空至10^-5 pa；

步驟S2：將高純本征單晶鍺加熱至250 ℃，并保持一小時；

步驟S3：預濺射硅靶、鍺靶以及錳靶各20 min，濺射功率為50 W，濺射時通入惰性氣體，惰性氣體的氣壓為0.5 ~ 1 Pa；

步驟S4：濺射沉積鍺過渡層，濺射功率為30 W，濺射時間為2 min，濺射時通入氬氣，氬氣氣壓為0.3 Pa；

步驟S5：共濺射沉積錳原子百分比含量為y的Si_1-xGe_xMn_y層，濺射功率為硅靶30 W、鍺靶30 W、錳靶20 W，濺射時間為20 min，濺射時通入惰性氣體，惰性氣體的氣壓為0.3 ~ 1 Pa；(0.7 ≤ x ≤ 0.8, y ≤ 0.3)

步驟S6：結束濺射，鍺襯底繼續保持250 ℃溫度一小時后，結束鍺襯底加熱，待多靶共濺磁控濺射真空室冷卻到室溫，得到沉積態的Si_1-xGe_xMn_y薄膜；

步驟S7：將得到的所述薄膜異質結進行退火，得到Si_1-xGe_xMn_y薄膜。

2.根據權利要求1所述的一種室溫鐵磁性Si_1-xGe_xMn_y薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S5中的所述0.7 ≤ x ≤ 0.8, y ≤ 0.3。

3.根據權利要求1所述的一種室溫鐵磁性Si_1-xGe_xMn_y半導體薄膜的制備方法，其特征在于，在步驟S5中所述Si_1-xGe_xMn_y層呈非晶態。

4.根據權利要求1所述的一種室溫鐵磁性Si_1-xGe_xMn_y薄膜的制備方法，其特征在于，步驟S7中退火的具體方法為：所述Si_1-xGe_xMn_y半導體薄膜在30 s內迅速升溫至650~800 ℃，并恒溫保持30 ~ 90 s，隨后自然冷卻至室溫。

5.一種如權利要求1~4任一項所述的制備方法得到的Si_1-xGe_xMn_y薄膜具有良好的結晶性和室溫鐵磁性。

6.一種如權利要求5所述的Si_1-xGe_xMn_y薄膜應用于磁性半導體領域。