[發明專利]一種錫終端金剛石及其制備方法和場效應晶體管

在審

• 申請號: 202310245850.7
• 申請日: 2023-03-14
• 公開（公告）號: CN116344331A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 王宏興;何適;李奉南
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04;H01L29/16;H01L29/78
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明提供一種錫終端金剛石及其制備方法和場效應晶體管，包括以下步驟：S1，在氫終端金剛石表面上沉積SnO₂或SnO薄膜；S2，將沉積SnO₂或SnO薄膜后的氫終端金剛石置入氫等離子體環境中進行氫化處理，得到錫終端金剛石前驅體；S3，利用酸洗去除錫終端金剛石前驅體表面的SnO₂或SnO薄膜，獲得錫終端金剛石。本發明方法，首先在氫終端金剛石表面沉積SnO₂或SnO薄膜，然后利用氫等離子體形成的強還原和熱環境，對SnO₂或SnO薄膜進行處理，氫終端金剛石表面的碳氫鍵會轉化成碳錫鍵，從而將氫終端金剛石轉化為錫終端金剛石。

技術領域

本發明屬于半導體表面處理技術領域，具體涉及一種錫終端金剛石及其制備方法和場效應晶體管。

背景技術

金剛石是一種性能優異的寬禁帶半導體材料，其表面經過處理后能形成不同的終端，例如氧終端、氫終端、氟終端等。不同的終端表面具有不同的導電性。氫終端金剛石會在其表面以下10納米左右形成二維空穴氣，其空穴濃度在10⁸-10¹⁵cm^-2左右，遷移率可達50-3000cm²/vs，被認為是最具應用潛力的金剛石材料；然而氫終端金剛石也存在不穩定、電氣性能受環境影響大等缺點。氧終端金剛石是一種絕緣表面，易于形成，常用作氫終端金剛石器件的電氣隔離。氟終端金剛石具有強的疏水特性和較低的摩擦系數，主要應用于涂層材料。

因此，需要研發即具有良好導電性又具有很好的穩定性的金剛石。

發明內容

本發明的目的是提供一種錫終端金剛石及其制備方法和場效應晶體管，利用氫終端金剛石制備錫終端金剛石，以解決目前氫終端金剛石高溫不穩定的問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種錫終端金剛石的制備方法，包括以下步驟：

S1，在氫終端金剛石表面上沉積SnO₂或SnO薄膜；

S2，將沉積SnO₂或SnO薄膜后的氫終端金剛石置入氫等離子體環境中進行氫化處理，得到錫終端金剛石前驅體；

S3，利用酸洗去除錫終端金剛石前驅體表面的SnO₂或SnO薄膜，獲得錫終端金剛石。

優選的，S1中，所述氫終端金剛石采用如下方法制備得到：使用氫等離子體對金剛石襯底表面進行氫化處理，形成氫終端金剛石。

進一步的，所述金剛石襯底是本征金剛石或摻雜金剛石。

優選的，S1中，SnO₂或SnO薄膜的厚度大于等于10?n且小于等于50?nm。

優選的，S1中，在氫終端金剛石表面上沉積SnO₂或SnO薄膜采用的沉積方法為電子束蒸發、熱蒸發、磁控濺射或原子層沉積。

優選的，S2中，氫化處理溫度在700-1100?℃之間。

優選的，S2中，所述氫等離子體的產生方法為微波等離子體、高壓脈沖等離子體或輝光放電等離子體。

優選的，S3中，酸洗采用的酸為硫酸、鹽酸或氫氟酸。

采用所述的制備方法得到的錫終端金剛石。

一種場效應晶體管，其包含所述的錫終端金剛石。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：