[發明專利]一種Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 202110453139.1
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113308669B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 劉風光;吳鵬;洪賓;趙巍勝
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學合肥創新研究院（北京航空航天大學合肥研究生院）
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/35;H01F41/18;H10N52/85
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 奚華保

1.一種Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，包括以下步驟：

1）稱取適量的鋅源和錳源粉末，球磨混合均勻；

2）將步驟1）中的混合粉末摻入有機粘合劑并調和均勻，壓制成圓餅狀復合物；

3）將步驟2）中制備的圓餅狀復合物在400-1100℃的條件下進行煅燒8-10小時；然后，冷卻至室溫得到Zn_1-xMn_xO靶材；

4）清洗襯底：把作為襯底的附著在銅箔上的石墨烯片在裝有丙酮的容器中超聲清洗五分鐘，然后用酒精清洗，再熱風吹干；

5）上襯底：在盛放清洗后襯底的器具中心位置涂上銀膠，把襯底放在銀膠上，襯底就和銀膠粘合固定；同時，把3）步驟中備制的靶材安裝在靶位上，降下真空鐘罩，待濺射靶材；

6）調控直流磁控濺射裝置，對步驟5）中的襯底進行磁控濺射靶材進行鍍膜，鍍膜結束后，冷卻至室溫，得到?Zn_1-xMn_xO稀磁半導體薄膜；

步驟3）中煅燒的工藝參數是：以20-30℃/min的升溫速率迅速升溫至400℃，保持2h，然后，以5-8℃/min的升溫速率升溫至1100℃，并在此溫度下保持6小時。

2.根據權利要求1所述的Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，其特征在于：步驟1）中的鋅源和錳源分別是氧化鋅和二氧化錳。

3.根據權利要求1所述的Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，其特征在于：步驟1）中的球磨是在高能球磨機中進行。

4.根據權利要求1所述的Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，其特征在于：步驟2）中的壓制是以35—40MPa的壓力壓延15分鐘。

5.根據權利要求1所述的Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，其特征在于：步驟2）有機粘合劑是環氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚氨酯中的一種。

6.根據權利要求1所述的Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，其特征在于：步驟3）中獲得的Zn_1-xMn_xO靶材的x值為0.02、0.05、0.1中的任一數值。

7.根據權利要求1所述的Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，其特征在于：步驟5）中，真空鐘罩內的真空度為1-2×10^-4Pa；步驟6）中，濺射溫度為40-550℃。

8.根據權利要求1所述的Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，其特征在于：步驟6）中，磁控濺射靶材進行鍍膜包括正式濺射，正式濺射即轉動轉盤使襯底與靶材正對，把“靶位選擇”調到140mA，900V，功率125W位置正式濺射，濺射溫度400-550℃，時間為2小時。

9.根據權利要求1或8所述的Mn摻雜ZnO稀磁半導體薄膜的制備方法，其特征在于：步驟6）中，磁控濺射靶材進行鍍膜在正式濺射之前還包括預濺射，預濺射即開控制電源，預熱5分鐘，把“靶位選擇”調到120mA，850V，功率100W位置，預濺射至少30分鐘。