[發明專利]一種通過磁場控制α-Ga2

有效

• 申請號: 202110270574.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113088926B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 李延彬;吳憂;張樂;魏帥;王忠英;邵岑;康健;陳浩
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/448;C23C16/52
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 李妮

1.一種通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法，其特征在于，具體步驟如下：

S1.將襯底（3）放置在反應腔（4）中，通過載氣控制系統（7）將載氣瓶（8）中的載氣通入至反應腔（4）中，使載氣充滿反應腔（4）；

S2.配制前驅體溶液：以濃度為0.01~0.1 mol/L的乙酰丙酮鎵水溶液為原料，以乙酰丙酮鐵、乙酰丙酮鎳、乙酰丙酮鈷三者中的一種為摻雜原料，配制成濃度為0.01~0.05mol/L的前驅體溶液；

S3.將前驅體溶液加入到霧化裝置（5）中并通過液位控制裝置（2）采用差速蠕動的方式實現液位控制；

S4.控制反應腔（4）內溫度為400~500℃；設置霧化裝置（5）的頻率，使含前驅體溶液霧化成氣溶膠前驅體；

S5.通過霧化裝置（5）的載氣將氣溶膠前驅體運送到反應腔（4）中，氣溶膠前驅體均勻分布在反應腔（4）中的襯底（3）表面進行薄膜生長；

S6.打開電磁鐵（1），通過調整電磁鐵（1）功率來調控磁場，實時控制吸附于反應腔（4）右端的磁性粒子數量，從而實時控制反應腔（4）中沉積在襯底（3）上的磁性離子濃度，在熱作用下發生化學反應，并在襯底（3）上成膜，進而實現實時控制薄膜中磁性離子的摻雜濃度；

S7.通過載氣將尾氣通過尾氣處理裝置（6）凈化后排放至大氣環境；

所述通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法所使用的薄膜沉積系統包括電磁鐵（1）、液位控制裝置（2）、反應腔（4）、霧化裝置（5）、尾氣處理裝置（6），所述電磁鐵（1）固定在反應腔（4）右端，所述液位控制裝置（2）通過泵管與霧化裝置（5）相連，反應腔（4）內放置有襯底（3），反應腔（4）的一端通過氣溶膠輸送管道與霧化裝置（5）連通、另一端與尾氣處理裝置（6）連通；霧化裝置（5）內盛放有前驅體溶液，霧化裝置（5）頂端通過載氣控制系統（7）與存儲有載氣的載氣瓶（8）相連。

2.根據權利要求1所述的一種通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法，其特征在于，所述電磁鐵（1）為直流型電磁鐵，通過吸盤吸附在反應腔（4）右端；電磁鐵（1）的功率可調范圍為0~10W。

3.根據權利要求1或2所述的一種通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法，其特征在于，所述反應腔（4）整體采用雙層中空設計，中間空腔設為水冷循環；反應腔（4）內放置有多塊襯底（3）。

4.根據權利要求1或2所述的一種通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法，其特征在于，所述前驅體溶液以濃度為0.01~0.1 mol/L的乙酰丙酮鎵水溶液為原料，以乙酰丙酮鐵、乙酰丙酮鎳、乙酰丙酮鈷三者中的一種為摻雜原料。

5.根據權利要求1或2所述的一種通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法，其特征在于，所述載氣瓶（8）內儲有氮氣或氧氣，載氣流速為0.1~10L/min。

6.根據權利要求1或2所述的一種通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法，其特征在于，所述霧化裝置（5）的頻率可調范圍為1.5~2.5MHz。

7.根據權利要求1或2所述的一種通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法，其特征在于，所述液位控制裝置（2）采用差速蠕動泵組供液方式。

8.根據權利要求1或2所述的一種通過磁場控制α-Ga₂O₃摻雜濃度的薄膜沉積方法，其特征在于，所述薄膜的化學式為Ga_（2-x）R_xO₃，其中，0.02≤x≤0.20，x為R³⁺摻雜Ga³⁺位的原子百分含量，R為Fe、Co、Ni中的一種。