【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ZnO单晶薄膜制备领域，尤其是一种在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO 单晶薄膜的方法。
技术介绍
作为第三代半导体的核心基础材料，ZnO具有非常优越的光电性能，其室温禁带宽 度为3. 37eV、自由激子结合能为60meV，已成为继GaN (自由激子结合能为25meV)后又一重 要的宽禁带半导体材料，在制备高性能短波长光电子器件方面有着极为广阔的应用前景。 为实现其器件应用，高质量ZnO基外延膜的制备是重要基础。虽然ZnO单晶衬底已商业化， 但是目前其价格仍然非常昂贵，因此，ZnO单晶薄膜的同质外延生长技术目前还无法实现 其工业应用，所以ZnO单晶薄膜的异质外延生长技术具有十分重要的应用价值。与GaN相 似，由于蓝宝石衬底具有晶体质量好、热稳定性高以及价格低廉等优点，是目前制备ZnO薄 膜最常用的衬底。然而ZnO (0001)/a-Al2O3 (0001)外延体系的晶格失配很大(18.3%)，制 备高质量ZnO外延膜具有很大的挑战性，需要解决大失配异质外延体系所固有的薄膜应变 大、缺陷密度高等问题。总的说来，在蓝宝石衬底上制备高质量的ZnO单晶薄膜有下述几方 面困难1、由于纤锌矿相材料结构上特有的非中心对称性，导致ZnO有很多与传统闪锌矿 半导体材料(如ZnSe、ZnTe、ZnS等)不同的性质，其中一个重要的差异就是ZnO材料具有 很强的极性。ZnO材料的外延生长基本上都是沿着其中一条极轴方向(Zn面(0001)极化方 向或0面(000-1)极化方向)进行。由于Zn和0原子面交替排列，且纤锌矿结构在W001] 方向没有对称面，因而在材料中产生极强...
【技术保护点】
一种在蓝宝石衬底上制备高质量ＺｎＯ单晶薄膜的方法，其特征在于，该方法具体为：１）采用公知的方法对市售ｃ面蓝宝石衬底背面进行镀钼，并进行化学去脂清洗，然后将衬底导入超高真空制膜系统；２）在不低于１×１０↑［－８］ｍｂａｒ的真空条件下，将衬底升温至７００～９００℃下进行高温热处理；３）在１００～５００℃下对衬底表面进行的活性氧等离子体处理；４）在衬底温度为５００℃～１５００℃条件下进行ＢｅＯ缓冲层的外延生长，并将制得的ＢｅＯ缓冲层作为ＺｎＯ单晶薄膜的生长模板；５）在衬底温度为３００～５００℃条件下沉积ＺｎＯ缓冲层；６）在衬底温度为６５０～８００℃、氧气氛条件下退火；７）在５５０～７００℃进行ＺｎＯ外延层的生长，通过公知的手段将生长时氧、锌束流调整至接近理想配比的范围；８）ＺｎＯ薄膜生长结束后，在７００～８５０℃、氧气氛下进行退火。９）在氧气氛下降至室温，取出样品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梅增霞，梁会力，梁爽，刘章龙，李俊强，侯尧楠，刘尧平，崔秀芝，张生利，杜小龙，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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