[發(fā)明專利]一種輔助生長硒氧化鉍薄膜的方法

在審

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• 申請日: 2022-08-10
• 公開（公告）號: CN115787094A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張甲;任宣羽;葛傳洋;李宇陽;孫洪安
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B23/02;C30B23/06
• 代理公司: 北京和豐君恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11466
• 代理人: 姜有維

本發(fā)明涉及一種輔助生長硒氧化鉍薄膜的方法，包括如下步驟：步驟一、以鉍氧硒固體粉末為生長原材料，硒化鉍片為輔助材料，生長時將所述生長原材料置于管式爐中心，輔助材料置于生長原材料上游，基底置于下游；步驟二、先向管式爐內(nèi)通入初始氣流量并對基底進行加熱，移動爐子加熱生長原材料，調(diào)節(jié)氣流量，使用低流量進行形核，達到預設(shè)沉積溫度后，再使用大氣流量在所述沉積溫度下保溫生長，沉積完畢后，得到層狀鉍氧硒半導體薄膜。本發(fā)明提供的氣流量調(diào)控硒化鉍輔助生長法制備層狀鉍氧硒半導體薄膜的方法是一種可控制備大面積層狀鉍氧硒半導體薄膜的方法，在較低溫下使用較低的氣流量，可以減少形核，更利于生長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輔助生長硒氧化鉍薄膜的方法。

背景技術(shù)

基于Bi2O2Se的場效應(yīng)晶體管表現(xiàn)出優(yōu)異的半導體器件性能，包括高載流子遷移率和大于106的卓越電流開關(guān)比，同時Bi₂O₂Se的中等能隙(約0.8eV)也使其方便于室溫操作。得益于這些出色性質(zhì)，Bi₂O₂Se作為很有前景的研究平臺而備受關(guān)注。

CN110184654B公開了一種Bi₂O₂Se的制備方法，具體步驟如下：以Bi₂O₃、Bi和Se粉末作為原料，在真空狀態(tài)進行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到Bi₂O₂Se晶體，該方法所需原料簡單，但反應(yīng)需要在高溫下進行，耗費了大量的能源，且反應(yīng)時間過長，成本較高，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

CN110438567A公開了一種硒氧化鉍單晶薄膜材料的制備方法，包括以下步驟：以Bi、Se、Bi₂O₃作為原料，一立方或四方晶形作為襯底，采用固相法燒結(jié)Bi₂O₂Se多晶靶材，最后在襯底表面外延生長半導體Bi₂O₂Se單晶薄膜。該方法制備得到的Bi₂O₂Se晶體材料尺寸較大，但制備過程復雜，需要控制的條件較多，容易影響晶體的純度。

CN108039403A公開了一種高質(zhì)量晶圓級硒氧化鉍半導體單晶薄膜的批量化制備方法。該方法包括：以含有Bi元素和Se元素的化合物為原料，以單晶晶圓為生長基底，進行化學氣相沉積，得到所述Bi₂O₂Se薄膜。該方法不能控制硒源和鉍源的比例，就不能控制最后得到晶體的比例，同時該方法也會在晶體表面產(chǎn)生大量的硒空位，不能得到高質(zhì)量的晶體。

目前Bi₂O₂Se薄膜材料的制備主要依靠化學氣相沉積法，因此，迫切需要一種操作容易，工藝簡單并且制備過程安全綠色的方法，來獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量的Bi₂O₂Se晶體材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，進而提出一種輔助生長硒氧化鉍薄膜的方法。

本發(fā)明涉及一種輔助生長硒氧化鉍薄膜的方法，包括如下步驟：步驟一、以鉍氧硒固體粉末為生長原材料，硒化鉍片為輔助材料，生長時將所述生長原材料置于管式爐中心，輔助材料置于生長原材料上游，基底置于下游；

步驟二、先向管式爐內(nèi)通入初始氣流量并對基底進行加熱，移動爐子加熱生長原材料，調(diào)節(jié)氣流量，使用低流量進行形核，達到預設(shè)沉積溫度后，再使用大氣流量在所述沉積溫度下保溫生長，沉積完畢后，得到層狀鉍氧硒半導體薄膜。

步驟一中，所述生長原材料與基底的距離為6-20厘米，具體可為8厘米、10厘米或12厘米。

步驟一中，生長原材料與輔助生長材料的距離為2-8厘米，具體可為2厘米、4厘米、6厘米。