CN102593191B - 偏置电场调制的氧化物半导体异质结构、其制备方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种偏置电场调制的全氧化物半导体异质结构，该半导体异质结构由驰豫型铁电单晶(PMN-PT)基片以及在其上交替生长的空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物薄膜和电子型(n型)钙钛矿氧化物薄膜构成。本发明还提供了该半导体异质结构的制备方法和装置。由于驰豫型铁电单晶具有显著的逆压电效应，因此，获得的新型功能的所述半导体异质结构具有显著的偏置电场可调特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种生长在驰豫型铁电单晶基片上的全氧化物半导体异质结构，具体地说，涉及一种外加偏置电场可调制的全钙钛矿氧化物半导体异质结构及其制备方法。
背景技术
驰豫型铁电单晶((1-y)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-(y)PbTiO3，即PMN-PT)以其优越的铁电特性和显著的逆压电效应而闻名，例如，对于0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3，剩余极化率和矫顽场分别为Pr～35μC/cm2和Ec～2.5kV/cm。外加偏置电场引起电极化的同时也产生显著的应变行为，例如，对于(001)取向的0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.33PbTiO3，在10kV/cm的电场梯度下，c轴应变为0.5％。同时，PMN-PT具有和钙钛矿锰氧化物相似的结构和晶胞参数，因此在PMN-PT基片上可外延生长钙钛矿锰氧化物，外加偏置电场在PMN-PT基片中引起的应变效应可传递到锰氧化物薄膜中，从而改变锰氧化物的能带结构和带隙，引起磁输运性质的显著改变。
钙钛矿锰氧化物由于其庞磁电阻(colossal magnetoresistance-CMR)效应成为近年来国际上研究的热点。越来越多的事实表明，钙钛矿锰氧化物的潜在优势在于用其制备磁电子学器件。钙钛矿氧化物除了具有超常磁电阻效应，还表现出巨电场电阻、铁电、介电、超导等丰富的物理特性，因此可期望用来获得具有多种新颖功能的实用器件。通常情况下，对于钙钛矿锰氧化物LaMnO3(La3+、Mn3+、O2-)，由于Mn3+-O2--Mn3+间的超交换作用表现出反铁磁绝缘特性。当二价阳离子(如，Ca2+、Sr2+、Ba2+等)引入并部分取代La3+离子后，体系中出现混合价态，即Mn3+(3d4：t2g 3eg 1)和Mn4+(3d3：t2g 3eg 0)离子，双交换作用的结果导致居里温度以下的金属铁磁行为，导电性质为空穴型(p型)。同时，对于同样具有钙钛矿结构的氧化物介电材料SrTiO3(Sr2+、Ti4+、O2-)，欠氧，引入三价阳离子(例如La3+)替代Sr2+，或者引入五价阳离子(例如Nb5+)替代Ti4+均可导致出现Ti4+和Ti3+的混合价态，从而出现电子型(n型)半导体行为。由这种空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物和电子型(n型)钙钛矿氧化物可组合生成具有优良整流特性的功能异质结构。
然而，这种全氧化物异质结构仅表现出磁场调节特性(由于其组分钙钛矿锰氧化物的能带结构具有磁场调节特性)，其整流行为不具有电场调节特性，限制了实际应用。经过本发明人的大量研究发现，加在PMN-PT的偏置电场可调制生长在其上的全钙钛矿氧化物半导体异质结构的整流行为和光、电输运性质，从而获得偏置电场调制的全氧化物半导体异质结构，因此需要提供一种生长在PMN-PT上，偏置电场调制的全钙钛矿氧化物半导体异质结构。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种偏置电场调制的全氧化物半导体异质结构。本发明的另一个目的在于，提供所述全氧化物半导体异质结构的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供的一种偏置电场调制的全氧化物半导体异质结构，所述的半导体异质结构包括：驰豫型铁电单晶基片和形成于该基片上的全氧化物异质结构。
进一步，所述的驰豫型铁电单晶的化学通式为：(1-y)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-(y)PbTiO3，即PMN-PT，其中，y的范围是：0.2～0.4；并且，其取向为(001)以及各种斜切取向(即稍微偏离(001)取向几度的基片)，优选为(001)取向。
进一步，所述的全氧化物异质结构由空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物薄膜和电子型(n型)钙钛矿氧化物薄膜构成，并外延生长在驰豫型铁电单晶基片上。
更进一步，所述的空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物的化学通式为：R1-xAxMnO3±δ，其中，
R选自以下稀土元素中的一种或几种：La、Pr、Eu、Ho和Nd；
A选自以下元素中的一种或几种：Ca、Sr、Ba和Y；
x的范围是：0＜x＜1；和
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
更进一步，所述的电子型(n型)钙钛矿氧化物的化学通式为：Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-δ，其中，
x的范围是：0＜x≤0.5；
y的范围是：0＜y≤0.3；
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
再进一步，所述的驰豫型铁电单晶基片的厚度为0.05-0.5mm，所述的空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物薄膜的厚度为5-500nm，所述的电子型(n型)钙钛矿氧化物薄膜的厚度为5-500nm。
另一方面，本发明提供一种制备所述偏置电场调制的全氧化物半导体异质结构的方法，所述方法包括如下步骤：
1)将驰豫型铁电单晶基片、空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物靶材和电子型(n型)钙钛矿氧化物靶材安装在薄膜沉积腔内；
2)利用脉冲激光沉积操作，在驰豫型铁电单晶基片上交替生长空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物薄膜和电子型(n型)钙钛矿氧化物薄膜，生成全氧化物半导体异质结构，其为具有整流行为的全氧化物功能异质结构。
进一步，步骤1)中，所述空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物的化学通式为：R1-xAxMnO3±δ，
其中，R选自以下稀土元素中的一种或几种：La、Pr、Eu、Ho和Nd；
A选自以下元素中的一种或几种：Ca、Sr、Ba和Y；
x的范围是：0＜x＜1；和
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
更进一步，所述空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物靶材是通过以下方法制备得到的：按R1-xAxMnO3±δ化学式配料，原材料分别为R、A、Mn的氧化物或其碳酸盐；将原材料研磨充分混合后，在800-1000摄氏度下煅烧9-24小时，取出再次研磨，再次在同样条件下煅烧，反复3-4次，最后在1200-1350摄氏度下烧结成R1-xAxMnO3±δ靶材。
进一步，所述电子型(n型)钙钛矿氧化物的化学通式为：Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-δ，其中，
x的范围是：0＜x≤0.5；
y的范围是：0＜y≤0.3；
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
更进一步，所述电子型(n型)钙钛矿氧化物靶材是通过以下方法制备得到的：按Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-δ化学式配料，原材料分别为Sr、La、Ti、Nb的氧化物或其碳酸盐；将原材料研磨充分混合后，在800-1000摄氏度下煅烧9-24小时，取出再次研磨、再次在同样条件下煅烧，反复3-4次，最后在1350-1600摄氏度下烧结成Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-δ靶材。该靶材也可以通过商业获得。
进一步，所述的驰豫型铁电单晶的化学通式为：(1-y)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-(y)PbTiO3，即PMN-PT，其中，y的范围是：0.2～0.4；该基片可以通过商业获得。
进一步，所述脉冲激光沉积操作的条件为：激光能量50-800mJ，脉冲频率1-12赫兹；腔体内驰豫型铁电单晶基片和靶材之间的距离2-6cm；薄膜沉积温度：600-900摄氏度；背底真空：小于1×10-3Pa；沉积过程中氧气压力：1-200Pa；通过控制沉积时间来控制薄膜厚度，从而在驰豫型铁电单晶基片上生成全氧化物p-n异质结构。
进一步，在驰豫型铁电单晶基片背面、p型或n型氧化物薄膜上蒸镀Au或Ag电极，以及在驰豫型铁电单晶基片上加纵向电场，从而实现偏置电场调制异质结构的整流行为和光、电输运性质。
再一方面，本发明还提供了一种包含所述半导体异质结构的装置。
根据本发明的一个优选的实施方式，提供具有偏置电场调节特性的全氧化物半导体异质结构，其中：
1)驰豫型铁电单晶基片的取向为(001)以及各种斜切取向；其化学通式为：(1-y)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-(y)PbTiO3(PMN-PT)，其中，y的范围是：0.2～0.4。
2)空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物的化学通式为：R1-xAxMnO3±δ，其中，
R选自以下稀土元素中的一种或几种：La、Pr、Eu、Ho和Nd；；
A选自以下元素中的一种或几种：Ca、Sr、Ba和Y；
x的范围是：0＜x＜1；和
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
3)电子型(n型)钙钛矿氧化物薄膜的化学通式为：Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-δ，其中，
x的范围是：0＜x≤0.5；
y的范围是：0＜y≤0.3；
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
4)驰豫型铁电单晶基片的厚度：0.05-0.5mm，空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物薄膜以及电子型(n型)钙钛矿氧化物薄膜的厚度均为：5-500nm。
根据本发明的一个优选的实施方式，提供具有偏置电场调节特性的全氧化物半导体异质结构的制备方法，包括如下步骤：
1)制备空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物R1-xAxMnO3±δ靶材：
按R1-xAxMnO3±δ化学式配料，原材料分别为R、A、Mn的氧化物或其碳酸盐；将原材料研磨充分混合后，800-1000摄氏度下煅烧9-24小时，取出再次研磨，再次在同样条件下煅烧，反复3-4次，最后在1200-1350摄氏度下烧结成R1-xAxMnO3±δ靶材；其中，
R选自以下稀土元素中的一种或几种：La、Pr、Eu、Ho和Nd；
A选自以下元素中的一种或几种：Ca、Sr、Ba和Y；
x的范围是：0＜x＜1；和
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
2)购买商业化或者制备电子型(n型)钙钛矿氧化物Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-δ靶材：
按Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-δ化学式配料，原材料分别为Sr、La、Ti、Nb的氧化物或其碳酸盐；将原材料研磨充分混合后，在800-1000摄氏度下煅烧9-24小时，取出再次研磨，再次在同样条件下煅烧，反复3-4次，最后在1350-1600摄氏度下烧结成Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-3靶材；其中，
x的范围是：0＜x≤0.5；
y的范围是：0＜y≤0.3；
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
3)购买商业化的驰豫型铁电单晶基片。
4)将步骤1)、2)、3)中准备的基片和靶材分别安装在薄膜沉积腔内，采用脉冲激光沉积技术在驰豫型铁电单晶基片上交替生长空穴型(p型)钙钛矿锰氧化物R1-xAxMnO3±δ和电子型(n型)钙钛矿氧化物Sr1-xLaxTi1-yNbyO3-δ薄膜，生成具有整流行为的全氧化物功能异质结构。
5)在驰豫型铁电单晶基片背面、p型或n型氧化物薄膜上蒸镀Au或Ag电极，以及在驰豫型铁电单晶基片上加纵向电场，实现偏置电场调制异质结构的整流行为和光、电输运性质。
本发明提供的偏置电场调制的全氧化物半导体异质结构的有益效果如下；
本发明制备了一种生长在驰豫型铁电单晶基片上的全氧化物异质结构，一方面，由其生成的半导体异质结构具有磁场响应特性，这是在普通半导体功能器件无法实现的；另一方面，由于驰豫型铁电单晶具有显著的逆压电效应，获得的新型功能异质结构不仅磁场可调，同时具有显著的偏置电场可调特性。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的具体实施方案，其中：
图1为本发明实施例制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3示意图。其中，(001)-PMN-PT基片厚度：0.2mm，长：5mm，宽：3mm；p-La0.7Ca0.3MnO3薄膜厚度：30nm；n-La0.15Sr0.85TiO3薄膜厚度：150nm。(001)-PMN-PT背面蒸镀Au电极(厚度：1μm)，p-La0.7Ca0.3MnO3薄膜和n-La0.15Sr0.85TiO3薄膜上也分别蒸镀Au电极(厚度：1μm)。实验过程中，电路中引入20MΩ电阻作为保护电阻。
图2为本发明实施例制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3在无光照射和室温下，不同电场梯度下(E＝12，7.5，0KV/cm)的整流行为。
图3为本发明实施例制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3在没有光照射和室温下，负向(图3a)和正向(图3b)不同电压位置处结电阻随PMN-PT基片上外加偏置电场的变化关系。
图4为本发明实施例制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3在光照射(波长：532nm)和室温下，负向(图4a)和正向(图4b)不同电压位置处结电阻随PMN-PT基片上外加偏置电场的变化关系。
图5为本发明实施例制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3在没有光照射和室温下，p-n结的内建电势(图5a)和理想因子(图5b)(表征p-n结整流行为的物理量)随偏置电场的变化关系。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
在以下的实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。所用原料的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明，其后所用相同试剂如无特殊说明，均与首次标明的内容相同。
实施例：生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构
(001)-0.7Pb(Mg
1/3
Nb
2/3
)O
3
-0.3PbTiO
3
(PMN-PT)/p-La
0.7
Ca
0.3
MnO
3
/n-La
0.15
Sr
0.85
TiO
3
的制备
1)制备空穴型钙钛矿锰氧化物p-La0.7Ca0.3MnO3靶材：
按La0.7Ca0.3MnO3化学式配料，原材料为La2O3(纯度：99.99％)、CaCO3(纯度：99.9％)、MnCO3(纯度：99.9％)；将原材料研磨充分混合后，900摄氏度下煅烧12小时，取出再次研磨，再次在同样条件下煅烧，反复3-4次，最后在1300摄氏度下烧结成La0.7Ca0.3MnO3靶材；
2)制备电子型钙钛矿氧化物n-La0.15Sr0.85TiO3靶材：
按La0.15Sr0.85TiO3化学式配料，原材料为La2O3(纯度：99.99％)、SrCO3(纯度：99.9％)、TiO2(纯度：99.99％)；将原材料研磨充分混合后，900摄氏度下煅烧12小时，取出再次研磨，再次在同样条件下煅烧，反复3-4次，最后在1500摄氏度下烧结成La0.15Sr0.85TiO3靶材；
3)从市场上(合肥科晶材料技术有限公司)购买(001)取向的0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)单晶基片(厚度0.2mm)；
4)将步骤3)中购买的PMN-PT基片超声清洗干净后和步骤1)、2)中制备的La0.7Ca0.3MnO3、La0.15Sr0.85TiO3靶材安装在薄膜沉积腔内，采用脉冲激光沉积技术(参考文献：Pulsed Laser Deposition of Thin Films，edited byDouglas B.Chrisey and Graham K.Hubler，John Wiley & Sons，1994；本发明使用的脉冲激光沉积系统，是自己设计由中国科学院沈阳科学仪器研制中心有限公司生产的。)首先在PMN-PT单晶基片上生长p-La0.7Ca0.3MnO3薄膜(激光能量200mJ，脉冲频率1赫兹；背底真空度：1×10-4pa，沉积过程中氧气压力：100Pa，腔体内基片和靶之间的距离4.5cm；薄膜沉积温度670摄氏度；待La0.7Ca0.3MnO3薄膜厚度达到30nm时沉积结束，之后在一个大气压的氧气气氛下冷却到室温)。取出样品后，用PMNT基片盖住一部分La0.7Ca0.3MnO3薄膜(留为在La0.7Ca0.3MnO3薄膜上引入电极用)，之后重新安装到薄膜沉积腔内，采用脉冲激光沉积技术继续生长n-La0.15Sr0.85TiO3薄膜(激光能量300mJ，脉冲频率2赫兹；背底真空度：1×10-4pa，沉积过程中氧气压力：50Pa，腔体内基片和靶之间的距离4.5cm；薄膜沉积温度670摄氏度；待La0.7Ca0.3MnO3薄膜厚度达到150nm时沉积结束，之后在一个大气压的氧气气氛下冷却到室温)。
5)在PMN-PT基片背面、p-La0.7Ca0.3MnO3薄膜和n-La0.15Sr0.85TiO3薄膜上利用小型离子溅射仪(北京和同创业科技有限责任公司生产，型号：JS-1600)蒸镀Au电极，在PMN-PT基片上加纵向电场，实现偏置电场调制异质结构的整流行为和光、电输运性质。
对制备得到的全氧化物异质结构进行了一系列的测试，结果显示在图1-5中：
图1为本实施例中制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3示意图。(001)-PMN-PT基片厚度：0.2mm，长：5mm，宽：3mm；p-La0.7Ca0.3MnO3薄膜厚度：30nm；n-La0.15Sr0.85TiO3薄膜厚度：150nm。(001)-PMN-PT背面蒸镀Au电极(厚度：1μm)，p-La0.7Ca0.3MnO3薄膜和n-La0.15Sr0.85TiO3薄膜上也分别蒸镀Au电极(厚度：1μm)。实验过程中，电路中引入20MΩ电阻作为保护电阻。
图2为本实施例中制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3在无光照射和室温下，不同电场梯度下(E＝12，7.5，0KV/cm)的整流行为。表明加在PMN-PT基片上的偏置电场可调节生长在其上的全氧化物异质结构的整流行为。
图3为本实施例中制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3在没有光照射和室温下，负向(图3a)和正向(图3b)不同电压位置处结电阻随PMN-PT基片上外加偏置电场的变化关系。进一步说明了偏置电场对异质结构输运性质的显著调节作用。
图4为本实施例中制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3在光照射(波长：532nm)和室温下，负向(图4a)和正向(图4b)不同电压位置处结电阻随PMN-PT基片上外加偏置电场的变化关系。进一步说明了偏置电场对异质结构光电特性的显著调节作用。
图5为本实施例中制备的生长在PMN-PT基片上的全氧化物异质结构(001)-0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.3PbTiO3(PMN-PT)/p-La0.7Ca0.3MnO3/n-La0.15Sr0.85TiO3在没有光照射和室温下，p-n结的内建电势(图5a)和理想因子(图5b)(表征p-n结整流行为的物理量)随偏置电场的变化关系。进一步说明了偏置电场对异质结构整流特征的显著调节作用。
Claims (11)
1.一种偏置电场调制的全氧化物半导体异质结构，其特征在于，所述的半导体异质结构包括：驰豫型铁电单晶基片和形成于该基片上的全氧化物异质结构；
其中，所述的驰豫型铁电单晶的化学通式为：(1-y)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-(y)PbTiO3，其中，y的范围是：0.2～0.4；其取向为(001)或各种斜切取向；
所述的全氧化物异质结构由空穴型钙钛矿锰氧化物薄膜和电子型钙钛矿氧化物薄膜构成，并外延生长在驰豫型铁电单晶基片上。
2.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其特征在于，所述的驰豫型铁电单晶的取向为(001)取向。
3.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其特征在于，所述的空穴型钙钛矿锰氧化物的化学通式为：R1-xAxMnO3±δ，其中，
R选自以下稀土元素中的一种或几种：La、Pr、Eu、Ho和Nd；
A选自以下元素中的一种或几种：Ca、Sr、Ba和Y；
x的范围是：0<x<1；和
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
4.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其特征在于，所述的电子型钙钛矿氧化物的化学通式为：Sr1-zLazTi1-wNbwO3-γ，其中，
z的范围是：0<z≤0.5；
w的范围是：0<w≤0.3；
γ的范围是：0≤γ≤0.5。
5.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其特征在于，所述的驰豫型铁电单晶基片的厚度为0.05-0.5mm，所述的空穴型钙钛矿锰氧化物薄膜的厚度为5-500nm，所述的电子型钙钛矿氧化物薄膜的厚度为5-500nm。
6.一种制备权利要求1-5任一项所述半导体异质结构的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)将驰豫型铁电单晶基片、空穴型钙钛矿锰氧化物靶材和电子型钙钛矿氧化物靶材安装在薄膜沉积腔内；
2)利用脉冲激光沉积操作，在驰豫型铁电单晶基片上交替生长空穴型钙钛矿锰氧化物薄膜和电子型钙钛矿氧化物薄膜，生成全氧化物半导体异质结构。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述空穴型钙钛矿锰氧化物靶材是通过以下方法制备得到的：按R1-xAxMnO3±δ化学式配料，原材料分别为R、A、Mn的氧化物或其碳酸盐；将原材料研磨充分混合后，在800－1000摄氏度下煅烧9－24小时，取出再次研磨，再次在同样条件下煅烧，反复3－4次，最后在1200－1350摄氏度下烧结成R1-xAxMnO3±δ靶材；
其中，R选自以下稀土元素中的一种或几种：La、Pr、Eu、Ho和Nd；
A选自以下元素中的一种或几种：Ca、Sr、Ba和Y；
x的范围是：0<x<1；和
δ的范围是：0≤δ≤0.5。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电子型钙钛矿氧化物靶材是通过以下方法制备得到的：按Sr1-zLazTi1-wNbwO3-γ化学式配料，原材料分别为Sr、La、Ti、Nb的氧化物或其碳酸盐；将原材料研磨充分混合后，在800－1000摄氏度下煅烧9－24小时，取出再次研磨、再次在同样条件下煅烧，反复3－4次，最后在1350－1600摄氏度下烧结成Sr1-zLazTi1-wNbwO3- γ靶材；
其中，z的范围是：0<z≤0.5；
w的范围是：0<w≤0.3；
γ的范围是：0≤γ≤0.5。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述脉冲激光沉积操作的条件为：激光能量50－800mJ，脉冲频率1－12赫兹；腔体内驰豫型铁电单晶基片和靶材之间的距离2－6cm；薄膜沉积温度：600－900摄氏度；背底真空：小于1×10－3Pa；沉积过程中氧气压力：1－200Pa；通过控制沉积时间来控制薄膜厚度，从而在驰豫型铁电单晶基片上生成全氧化物p-n异质结构。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤3)：在驰豫型铁电单晶基片背面、空穴型或电子型氧化物薄膜上蒸镀Au或Ag电极，以及在驰豫型铁电单晶基片上加纵向电场。
11.一种包含权利要求1-5任一项所述半导体异质结构的装置。
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