CN102201494A - 一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法，它是在0.5毫米厚的n型导电掺铌钛酸锶Nb-SrTiO3基片上外延生长100-150nm厚的TbMnO3薄膜，在二者界面处形成TbMnO3/Nb-SrTiO3异质结；该方法有五大步骤：一、用固相反应法高温烧结出TbMnO3靶材：二、利用脉冲激光沉积方法制备薄膜；三、把TbMnO3薄膜放置于双束系统中，进行镓离子注入；四、运用X射线衍射仪表征薄膜的微结构，分析薄膜的外延生长方向；五、薄膜上溅射铂作上电极，基片为下电极，采用测试仪进行电压电流特性测量和光调制。本发明构思科学，工艺先进，在电子技术工程技术领域里具有实用价值和广阔地应用前景。

Description

一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法。属于电子技术工程技术领域。
背景技术
钙钛矿氧化物具有介电、铁电、压电、光电、超导、巨磁电阻以及光学非线性等很多吸引人的特性与效应.尽管钙钛矿型氧化物的性质各异，但大部分在结构上具有很好的相容性.随着制膜技术的进步和对薄膜特性研究的深入，对于完全钙钛矿氧化物器件的探索也越来越多，如肖特基结、p-n结、场效应管等。
铌Nb掺杂的SrTiO3(NSTO)实质上是电子掺杂，表现出n型掺杂的特性。低掺杂的NSTO是优良的半导体，与金属接触表现出良好的肖特基(Schottky)整流特性，而掺杂浓度较高的NSTO表现出金属特性。钙钛矿锰基氧化物一般呈绝缘体或p型半导体特性，如TbMnO3和LaMnO3，二价阳离子掺杂以后，在掺杂比例大时表现出金属特性，属空穴掺杂，如La0.67Ca0.33MnO3，La0.67Ba0.33MnO3，La0.67Sr0.33MnO3等。钙钛矿锰基氧化物与NSTO接触后，在界面会形成p-n结，很多报道的p-n结具有非常好的整流特性和很好的温度稳定性，有的p-n结不仅具有非常高的整流特性，而且有非常大的的磁效应，甚至有的p-n结还有好的光效应。
近年来，由于磁-铁电现象在磁电和磁光等装置上的潜在应用前景，人们对磁-铁电材料和物理的研究增加。最近，在磁-铁电材料的TbMnO3中发现大的磁电和磁容效应，这为实现磁和电极化的多重控制提供了可能。基于过渡金属钙钛矿氧化物TbMnO3中有很多优异的物理性能，正在开发它们在器件方面的应用。
发明内容
1、目的：本发明的目的是提供一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法，它克服了现有技术的不足，经过一定量的离子注入，该异质结在在室温表现出很灵敏的可见光调制电流 等特性。
2、技术方案：
一种具有光电特性的TbMnO3异质结，它是在0.5毫米厚的n型导电掺铌钛酸锶Nb-SrTiO3基片上外延生长100-150nm厚的TbMnO3薄膜，在二者界面处形成TbMnO3/Nb-SrTiO3异质结。基片Nb-SrTiO3是立方结构的(110)方向，TbMnO3薄膜外延的方向是(200)；本发明一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法，该方法具体步骤如下：
步骤一：用固相反应法高温烧结出TbMnO3靶材：TbMnO3所用的靶材由99.99％的MnO2和Tb7O11高纯试剂粉末通过固相反应法，采用最高可达1600℃管式高温炉，在1400℃高温下、12小时反复烧结3次，得到单相的TbMnO3粉末后，再模压成直径26毫米、厚4毫米的圆饼在1450℃、12小时烧结而成TbMnO3靶材；
步骤二：利用脉冲激光沉积方法制备TbMnO3薄膜；其具体制作过程是：
衬底采用厚度0.5毫米n型导电掺铌钛酸锶Nb-SrTiO3基片；靶材采用上步模压、烧结而成的TbMnO3靶材；
采用248nm KrF激光器制备，激光的能量密度为2.2J/cm2，沉积薄膜时的衬底温度为720℃，氧气压力为35Pa，沉积后迅速充氧至1个大气压；沉积薄膜充氧后，衬底温度以每分钟3度的速率降至500℃，随后关闭激光器，自然降温；TbMnO3薄膜厚度为100-150nm；
步骤三：把TbMnO3薄膜放置于聚焦离子束和电子束组成的双束系统中，采用加速电压25-30kV进行镓离子注入，注入时间为每单位平方毫米30秒；
步骤四：运用X射线衍射仪表征薄膜的微结构，分析TbMnO3薄膜的外延生长方向。见图1，该图清晰表明生长的TbMnO3薄膜是(200)方向的单晶薄膜。
步骤五：TbMnO3薄膜上溅射厚度100nm、面积0.15mmx0.3mm铂作上电极，基片为下电极，在探针台上，采用半导体参数测试仪HP4200进行加载±5V电压电流特性测量，在测量过程中随时可加载可见光进行光调制。
3、优点及功效：本发明一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法，其特点是：制作简单，重复性好，光响应敏感，在光电器件有很好的应用前景。
附图说明
图1TbMnO3薄膜试样的X射线衍射图
图2TbMnO3试样一室温光响应电压-电流特性(20cycles)示意图
图3TbMnO3试样二室温光响应电压-电流特性示意图
图4TbMnO3试样三室温光响应电压-电流特性示意图
图5TbMnO3试样四室温光响应电压-电流特性示意图
图6本发明流程框图
图中符号说明如下：2θ-2倍衍射角，I(A)-电流(安培)，V(V)-电压(伏特)
具体实施方式
见图6，本发明一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法，该方法具体步骤如下：步骤一：用固相反应法高温烧结出TbMnO3靶材：TbMnO3所用的靶材由99.99％的MnO2和Tb7O11高纯试剂粉末通过固相反应法，采用最高可达1600℃管式高温炉，在1400℃高温下、12小时反复烧结3次，得到单相的TbMnO3粉末后，再模压成直径26毫米、厚4毫米的圆饼在1450℃、12小时烧结而成TbMnO3靶材；
步骤二：利用脉冲激光沉积方法制备TbMnO3薄膜；其具体制作过程是：
衬底采用厚度0.5毫米n型导电掺铌钛酸锶Nb-SrTiO3基片；靶材采用上步模压、烧结而成的TbMnO3靶材；采用248nm KrF激光器制备，激光的能量密度为2.2J/cm2，沉积薄膜时的衬底温度为720℃，氧气压力为35Pa，沉积后迅速充氧至1个大气压；沉积薄膜充氧后，衬底温度以每分钟3度的速率降至500℃，随后关闭激光器，自然降温；TbMnO3薄膜厚度为150nm；
步骤三：把TbMnO3薄膜放置于聚焦离子束和电子束组成的双束系统中，采用加速电压25kV进行镓离子注入，注入时间为每单位平方毫米30秒；
步骤四：运用X射线衍射仪表征薄膜的微结构，分析薄膜的外延生长方向。见图1，该图清晰表明生长的TbMnO3薄膜是(200)方向的单晶薄膜。
步骤五：薄膜上溅射厚度100nm、面积0.15mmx0.3mm铂作上电极，基片为下电极，在探针台上，采用半导体参数测试仪HP4200进行加载±5V电压电流特性测量，在测量过程中随时可加载可见光进行光调制。图2-图5为TbMnO3试样一室-四室温光响应电压-电流特性示意图。

Claims (2)

1.一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
步骤一：用固相反应法高温烧结出TbMnO3靶材；
TbMnO3所用的靶材由99.99％的MnO2和Tb7O11高纯试剂粉末通过固相反应法，采用最高达1600℃管式高温炉，在1400℃高温下、12小时反复烧结3次，得到单相的TbMnO3粉末后，再模压成直径26毫米、厚4毫米的圆饼在1450℃、12小时烧结而成TbMnO3靶材；
步骤二：利用脉冲激光沉积方法制备TbMnO3薄膜；
衬底采用厚度0.5毫米n型导电掺铌钛酸锶Nb-SrTiO3基片；靶材采用上步模压、烧结而成的TbMnO3靶材；采用248nm KrF激光器制备，激光的能量密度为2.2J/cm2，沉积薄膜时的衬底温度为720℃，氧气压力为35Pa，沉积后迅速充氧至1个大气压；沉积薄膜充氧后，衬底温度以每分钟3度的速率降至500℃，随后关闭激光器，自然降温；
步骤三：把TbMnO3薄膜放置于聚焦离子束和电子束组成的双束系统中，采用加速电压25-30kV进行镓离子注入，注入时间为每单位平方毫米30秒；
步骤四：运用X射线衍射仪表征薄膜的微结构，分析TbMnO3薄膜的外延生长方向；
步骤五：TbMnO3薄膜上溅射厚度100nm、面积0.15mmx0.3mm铂作上电极，衬底基片为下电极，在探针台上，采用半导体参数测试仪HP4200进行加载±5V电压电流特性测量，在测量过程中随时加载可见光进行光调制，以此完成具有光电特性的TbMnO3异质结的制备。
2.根据权利要求1所述的一种具有光电特性的TbMnO3异质结的制备方法，其特征在于：该TbMnO3薄膜的厚度为100-150nm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106229373A (zh) * 2016-08-30 2016-12-14 浙江理工大学 基于β‑Ga2O3/NSTO异质结可零功耗工作的日盲紫外光电探测器及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101645464A (zh) * 2009-08-31 2010-02-10 北京航空航天大学 具有双向整流特性的铽锰氧p-n异质结及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101645464A (zh) * 2009-08-31 2010-02-10 北京航空航天大学 具有双向整流特性的铽锰氧p-n异质结及其制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YIMIN CUI, C.C WANG, G.L XIE, B.S CAO: "《TbMnO3 Epitaxial Thin Films by Pulsed-LaserDeposition》", 《SOLID STATE COMMUNICATIONS》 *
YIMIN CUI, L.W ZHANG，C.C WANG, G..L XIE, C.P CHEN, B.S CAO: "《Strain assisted tunneling current through TbMnO3/Nb-1 wt%-doped SrTiO3 p-n junctions》", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 *
YIMIN CUI, L.W ZHANG，G.L XIE, RONGMING WANG: "《Magnetic and transport and Dielectric Properties of Polycrystalline TbMnO3》", 《SOLID STATE COMMUNICATIONS》 *
YIMIN CUI, W CAI, Y LI, J.Q QIAN, P XU, RONGMING WANG, J.E YAO,: "《Microstructure-dependent dielectric properties of TbMnO3 in Au/TbMnO3 /YBa2Cu3O7-x capacitors》", 《JOURNAL OF APPLIED PHYSICS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106229373A (zh) * 2016-08-30 2016-12-14 浙江理工大学 基于β‑Ga2O3/NSTO异质结可零功耗工作的日盲紫外光电探测器及其制备方法

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