CN108417618B - 一种Si衬底异质结构器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于本发明可逆半导体到金属(SMT)一级转变涂层的制造技术领域，特别涉及一种Si衬底异质结构器件及其制备方法，在Si衬底上依次沉积AZO透明导电电极、掺硼金刚石薄膜、AZO透明导电电极、VO2薄膜、P型CuO薄膜、VO2薄膜、AZO透明导电电极以及TiN抗腐蚀保护涂层。本发明采用金刚石材料薄膜材料作为P型层，金刚石是自然界散热速度最快的材料，n‑VO2/p‑CuO异质结构结合金刚石材料作为n‑VO2/p‑diamond双异质结构，可以制备出高功率的器件。
Description
技术领域
本发明可逆半导体到金属(SMT)一级转变涂层的制造技术领域，特别涉及一种Si衬底异质结构器件及其制备方法。
背景技术
二氧化钒(VO2)在341K的临界温度(Tc)下发生温度驱动的可逆半导体到金属(SMT)一级转变，并伴随着晶体对称性的改变。在低于Tc的温度下，VO2处于单斜晶相(P21/c)的半导体态，其中V原子对的能量间隙为0.6eV。在高于Tc的温度下，VO2处于四方晶系(P42/mnm)金属态，其中在费米能级和V3d带之间的重叠消除了上述带隙。这种晶体对称性和电子带结构的跃迁通常伴随着其电阻率和近红外传输的突然变化。因此，VO2长期以来被认为是智能材料中的关键材料，凭借这些独特的性能，VO2薄膜已被广泛研究。众所周知，衬底的选择对所生长的薄膜的电学和光学性质有重要的影响。由于其宽带隙(5.5eV)和一些其他优异的性能，金刚石(diamond)可能是自硅后，新一代重要的半导体材料。特别地，由于其具有更高的可靠性，更长的寿命和更低的功率消耗的优点。将VO2用于制备异质结构器件将可能为固态电子学和光子电子学中的新颖器件结构开辟新的机会。也对新兴的基于光子腔的器件和有源材料表现出巨大的潜力。
发明内容
为了解决现在技术上的不足，本发明提供一种Si衬底异质结构器件及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种Si衬底异质结构器件，从衬底至表面层依次包括：Si衬底、AZO透明导电电极、掺硼金刚石薄膜、VO2薄膜、P型CuO薄膜、VO2薄膜、AZO透明导电电极以及TiN抗腐蚀保护涂层。
进一步地，在Si衬底上依次沉积AZO透明导电电极、掺硼金刚石薄膜、AZO透明导电电极、VO2薄膜、P型CuO薄膜、VO2薄膜、AZO透明导电电极以及TiN抗腐蚀保护涂层。
进一步地，Si衬底上沉积将Si衬底先用离子水超声波清洗10-15分钟后，吹干送入磁控溅射反应室，在1.0×10-3Pa真空的条件下，在Si衬底沉积制备AZO透明导电电极，其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1-10:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为200℃～400℃，制备时间为40～80分钟。
进一步地，采用热丝化学气相沉积系统在AZO透明导电电极制备掺硼金刚石薄膜，步骤为：将真空抽至1.0×10-3Pa真空的条件下，灯丝采用的是钽丝，距离衬底的间距为10-15mm，反应气体为高纯H2和CH4，其流量质量流量计控制，其流量比为80:1～100：1，其中H2流量300～600sccm，CH4流量1.5～5sccm，灯丝温度为1000～1800℃，硼掺杂源采用固体B2O3，将B2O3按照预先计算好的比例溶于乙醇当中，用氢气做为载体送入反应室内，掺硼的浓度由溶液中的B/C原子比来控制，氢气携带的B2O3/C2H5OH/H2的流量为15sccm，溶液中硼碳原子比分别为：3000～5000ppm，沉积温度为600℃，沉积时间为100～180min。
进一步地，采用磁控溅射系统沉积在掺硼金刚石薄膜上，以及在P型CuO薄膜上制备VO2薄膜，步骤包括：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比6:1～10:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃～300℃，制备时间为150～300分钟。
进一步地，磁控溅射系统沉积在VO2薄膜上制备P型CuO薄膜材料，步骤是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比3:1～8:1，反应溅射氧化亚铜靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃～300℃，制备时间为100～200分钟。
进一步地，在VO2薄膜上采用磁控溅射制备中，将真空抽到1.0×10-3Pa真空的条件下，制备AZO透明导电电极，其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比4:1～5:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃～300℃，制备时间为30分钟
进一步地，AZO透明导电电极上在磁控溅射制备中继续制备TiN抗腐蚀保护涂层，其工艺参数条件是：氮气作为气体反应源，其氮气流量为30～80sccm，反应溅射氮化钛靶材的纯度为99.99％，衬底温度为100℃～400℃，制备时间为20～40分钟。
最终制备成一种TiN/AZO/n-VO2/p-CuO/n-VO2/P-diamond/AZO/Si衬底异质结构的初期。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明采用金刚石材料薄膜材料作为P型层，金刚石是自然界散热速度最快的材料，n-VO2/p-CuO异质结构结合金刚石材料作为n-VO2/p-diamond双异质结构，可以制备出高功率的器件。而后采用AZO作为器件的导电电极，一方面可以作为减缓层，减小之间的晶格失配，一方面可以作为透明导电电极使用。然后最后蒸镀其TiN材料，TiN材料硬度大，耐腐蚀，有效解决了器件的腐蚀问题，进一步提高了器件的使用寿命。该制备工艺简单，可实现规模生产。
本发明采用n-VO2/p-diamond与n-VO2/p-CuO组合的异质结构为固态电子学和光子电子学中的新颖器件结构开辟新的机会。此外，具有开关特性的氧化物与金刚石半导体的集成也对新兴的基于光子腔的器件和有源材料表现出巨大的潜力。同时，本发明采用金刚石薄膜解决了散热问题的存在，制备出高功率的n-VO2/p-CuO异质结构器件。
采用VO2/p-CuO结构，既利用了N型VO2温度驱动的可逆半导体到金属(SMT)一级转变的特性，又利用了p-CuO结构可靠性，大功率、长寿命，低功率消耗以及价格低的特点，其两者结合的器件在大功率光电开关，大功率廉价的光存储器件等方面有着广阔的应用，解决了器件功率低价格昂贵的问题。
附图说明
图1为本发明器件的结构示意图；
图2为本发明实施例5金刚石薄膜XRD分析图谱；
图3为本发明实施例5金刚石薄膜的Raman分析图谱；
图4为本发明实例5样品VO2/diamond异质结构的表面AFM形貌；
图5实施例1～4扫描电子显微镜(SEM)横截面测试图谱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中的样品的结构分析使用的是Bruker AXS D8型X射线衍射仪测量，X射线源是λ＝0.15418nm的Cu-Kα射线源。管电压为30kV，管电流30mA，采用阶梯式扫描方式，扫描范围为40°-120°。
本发明实验样品测试所用的原子力显微镜(AFM)的型号是Agilent公司生产的Picoscan 2500。在正常室温的测试条件下对薄膜样品进行了测试与分析，样品的测试分析区域是2μm×2μm。
本发明中采用RENISHAW in Via Raman Microscope光谱仪测试沉积薄膜的Raman光谱，激光光源为632.8nm的Ne-He激光器，激光功率为35mW，分辨率为2μm，扫描范围为200～2000cm-1。
本发明利用的样品测试所用的SEM的型号是JSM-6360LV，生产于日本。设备参数为0.5-30kV的加速电压，8-30万倍的放大倍数，高低真空的条件下的二次电子分辨率分别是3nm和4nm。
参见图1，本发明提供一种Si衬底异质结构器件，从衬底至表面层依次包括：Si衬底1、AZO透明导电电极2、掺硼金刚石薄膜3、VO2薄膜4、P型CuO薄膜5、VO2薄膜6、AZO透明导电电极7以及TiN抗腐蚀保护涂层8。
本发明实施例提供一种Si衬底异质结构器件的制备方法，在Si衬底上依次沉积AZO透明导电电极、掺硼金刚石薄膜、AZO透明导电电极、VO2薄膜、P型CuO薄膜、VO2薄膜、AZO透明导电电极以及TiN抗腐蚀保护涂层。
实施例1
1、将Si衬底先用离子水超声波清洗10分钟后，吹干送入磁控溅射反应室，在1.0×10-3Pa真空的条件下，在Si衬底沉积制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为200℃，制备时间为60分钟。
2、然后采用热丝化学气相沉积系统(HFCVD)制备掺硼金刚石薄膜，掺杂硼元素之后，金刚石变成P型半导体。步骤为：将真空抽至1.0×10-3Pa真空的条件下，灯丝采用的是钽丝
距离衬底的间距为10mm。反应气体为高纯H2和CH4。其流量质量流量计控制，其流量比为100：1，其中H2流量300sccm，CH4流量1.5sccm。灯丝电压为15V，灯丝电流为70A，灯丝温度为1800℃，硼掺杂源采用固体B2O3，将B2O3按照预先计算好的比例溶于乙醇当中，用氢气做为载体送入反应室内，掺硼的浓度由溶液中的B/C原子比来控制，氢气携带的B2O3/C2H5OH/H2的流量为15sccm，溶液中硼碳原子比分别为：5000ppm，沉积温度为600℃，沉积时间为180min。
3、采用磁控溅射系统沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃，制备时间为200min。
4、采用磁控溅射系统沉积制备P型CuO薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备CuO薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射氧化亚铜靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃，制备时间为200min。
5、采用磁控溅射系统继续沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃，制备时间为200分钟。
6、然后在磁控溅射制备中，将真空抽到1.0×10-3Pa真空的条件下，继续制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比5:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃，制备时间为30分钟。
7、在磁控溅射制备中继续制备TiN抗腐蚀保护涂层，其工艺参数条件是：氮气作为气体反应源，其氮气流量为30sccm，反应溅射氮化钛靶材的纯度为99.99％，衬底温度为100℃，制备时间为20分钟。
实施例2
1、将Si衬底先用离子水超声波清洗10分钟后，吹干送入磁控溅射反应室，在1.0×10-3Pa真空的条件下，在其自支撑金刚石衬底沉积制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比9:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为240℃，制备时间为80分钟。
2、然后采用热丝化学气相沉积系统(HFCVD)制备了掺硼金刚石薄膜，掺杂硼元素之后，金刚石变成P型半导体。实验步骤为：将真空抽至1.0×10-3Pa真空的条件下，灯丝采用的是钽丝
距离衬底的间距为15mm。反应气体为高纯H2和CH4。其流量质量流量计控制，其流量比为90：1，其中H2流量300sccm，CH4流量5sccm。灯丝温度为1500℃，硼掺杂源采用固体B2O3，将B2O3按照预先计算好的比例溶于乙醇当中，用氢气做为载体送入反应室内，掺硼的浓度由溶液中的B/C原子比来控制，氢气携带的B2O3/C2H5OH/H2的流量为15sccm，溶液中硼碳原子比分别为：3000ppm，沉积温度为600℃，沉积时间为160min。
3、采用磁控溅射系统沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比6:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为200℃，制备时间为200分钟。
4、采用磁控溅射系统沉积制备P型CuO薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备CuO薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比3:1，反应溅射氧化亚铜靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃，制备时间为200分钟。
5、采用磁控溅射系统继续沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比6:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为200℃，制备时间为200分钟。
6、然后在磁控溅射制备中，将真空抽到1.0×10-3Pa真空的条件下，继续制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比5:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为200℃，制备时间为30分钟。
7、在磁控溅射制备中继续制备TiN抗腐蚀保护涂层，其工艺参数条件是：氮气作为气体反应源，其氮气流量为40sccm，反应溅射氮化钛靶材的纯度为99.99％，衬底温度为200℃，制备时间为20分钟。
实施例3
1、将Si衬底先用离子水超声波清洗10分钟后，吹干送入磁控溅射反应室，在1.0×10-3Pa真空的条件下，在Si衬底沉积制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比10:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为300℃，制备时间为80分钟。
2、然后采用热丝化学气相沉积系统(HFCVD)制备了掺硼金刚石薄膜，掺杂硼元素之后，金刚石变成P型半导体。实验步骤为：将真空抽至1.0×10-3Pa真空的条件下，灯丝采用的是钽丝
距离衬底的间距为10-15mm。反应气体为高纯H2和CH4。其流量质量流量计控制，其流量比为100：1，其中H2流量400sccm，CH4流量4sccm。灯丝温度为1000℃，硼掺杂源采用固体B2O3，将B2O3按照预先计算好的比例溶于乙醇当中，用氢气做为载体送入反应室内，掺硼的浓度由溶液中的B/C原子比来控制，氢气携带的B2O3/C2H5OH/H2的流量为15sccm，溶液中硼碳原子比分别为：3000ppm，沉积温度为600℃，沉积时间为150min。
3、采用磁控溅射系统沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比6:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为250℃，制备时间为200分钟。
4、采用磁控溅射系统沉积制备P型CuO薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备CuO薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比5:1，反应溅射氧化亚铜靶材的纯度为99.9％，制备温度为280℃，制备时间为200分钟。
5、采用磁控溅射系统继续沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比7:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为200℃，制备时间为200分钟。
6、然后在磁控溅射制备中，将真空抽到1.0×10-3Pa真空的条件下，继续制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比4:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为200℃，制备时间为30分钟。
7、在磁控溅射制备中继续制备TiN抗腐蚀保护涂层，其工艺参数条件是：氮气作为气体反应源，其氮气流量为50sccm，反应溅射氮化钛靶材的纯度为99.99％，衬底温度为200℃，制备时间为20分钟。
实施例4
1、将Si衬底先用离子水超声波清洗10分钟后，吹干送入磁控溅射反应室，在1.0×10-3Pa真空的条件下，在其自支撑金刚石衬底沉积制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比9:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为350℃，制备时间为40分钟。
2、然后采用热丝化学气相沉积系统(HFCVD)制备了掺硼金刚石薄膜，掺杂硼元素之后，金刚石变成P型半导体。实验步骤为：将真空抽至1.0×10-3Pa真空的条件下，灯丝采用的是钽丝
距离衬底的间距为13mm。反应气体为高纯H2和CH4。其流量质量流量计控制，其流量比为85：1，其中H2流量500sccm，CH4流量5sccm。灯丝电压为15V，灯丝电流为70A，灯丝温度为1800℃，硼掺杂源采用固体B2O3，将B2O3按照预先计算好的比例溶于乙醇当中，用氢气做为载体送入反应室内，掺硼的浓度由溶液中的B/C原子比来控制，氢气携带的B2O3/C2H5OH/H2的流量为15sccm，溶液中硼碳原子比分别为：5000ppm，沉积温度为600℃，沉积时间为180min。
3、采用磁控溅射系统沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比10:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃，制备时间为100分钟。
4、采用磁控溅射系统沉积制备P型CuO薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备CuO薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比7:1，反应溅射氧化亚铜靶材的纯度为99.9％，制备温度为290℃，制备时间为200分钟。
5、采用磁控溅射系统继续沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为280℃，制备时间为200分钟。
6、然后在磁控溅射制备中，将真空抽到1.0×10-3Pa真空的条件下，继续制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比5:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为260℃，制备时间为30分钟。
7、在磁控溅射制备中继续制备TiN抗腐蚀保护涂层，其工艺参数条件是：氮气作为气体反应源，其氮气流量为70sccm，反应溅射氮化钛靶材的纯度为99.99％，衬底温度为340℃，制备时间为20分钟。
实施例5
1、将Si衬底先用离子水超声波清洗10分钟后，吹干送入磁控溅射反应室，在1.0×10-3Pa真空的条件下，在其自支撑金刚石衬底沉积制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为400℃，制备时间为60分钟。
2、然后采用热丝化学气相沉积系统(HFCVD)制备了掺硼金刚石薄膜，掺杂硼元素之后，金刚石变成P型半导体。实验步骤为：将真空抽至1.0×10-3Pa真空的条件下，灯丝采用的是钽丝
距离衬底的间距为10-15mm。反应气体为高纯H2和CH4。其流量质量流量计控制，其流量比为100：1，其中H2流量300sccm，CH4流量1.5sccm。灯丝电压为15V，灯丝电流为70A，灯丝温度为1800℃，硼掺杂源采用固体B2O3，将B2O3按照预先计算好的比例溶于乙醇当中，用氢气做为载体送入反应室内，掺硼的浓度由溶液中的B/C原子比来控制，氢气携带的B2O3/C2H5OH/H2的流量为15sccm，溶液中硼碳原子比分别为：5000ppm，沉积温度为600℃，沉积时间为180min。
3、采用磁控溅射系统沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为300℃，制备时间为200分钟。
4、采用磁控溅射系统沉积制备P型CuO薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备CuO薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射氧化亚铜靶材的纯度为99.9％，制备温度为300℃，制备时间为200分钟。
5、采用磁控溅射系统继续沉积制备VO2薄膜材料，在1.0×10-3Pa真空的条件下，制备VO2薄膜材料。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为300℃，制备时间为200分钟。
6、然后在磁控溅射制备中，将真空抽到1.0×10-3Pa真空的条件下，继续制备AZO透明导电电极。其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比5:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为300℃，制备时间为30分钟。
7、在磁控溅射制备中继续制备TiN抗腐蚀保护涂层，其工艺参数条件是：氮气作为气体反应源，其氮气流量为80sccm，反应溅射氮化钛靶材的纯度为99.99％，衬底温度为400℃，制备时间为20分钟。
实验结束后X射线衍射测试系统对金刚石薄膜结构进行了测试分析，其结果如图2所示，由图可以看出，制备的金刚石薄膜为多晶薄膜，但是具有择优取向，表明结晶质量较好。采用拉曼测试分析系统(Raman)对金刚石薄膜结构进行了测试分析，其结果如图3所示，由图可以看出，所制备的金刚石晶相择优。
采用原子力显微镜显微镜(AFM)分析设备对n-VO2/P-diamond异质结构的表面VO2形貌进行了测试分析。其结果如图4所示，由图4可以制备的薄膜材料形貌很平整，晶粒分布很均匀，满足器件的要求。之后采用扫描电子显微镜显微镜(SEM)分析设备对实验样品1～4的VO2/P-CuO异质结构的横截面进行了测试分析分别为图5(a)、(b)、(c)、(d)。其结果如图5所示，(a)-(d)展示了FE-SEM检测下VO2/p-CuO异质结的晶体表面形貌随实验的变化情况。所有样品晶面都很平整，晶面晶粒均匀分布。另外，把一个典型的横截面的图像放在了图5(c)的插图中，从中可以观察到VO2与p型CuO层之间的界面非常清晰。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种Si衬底异质结构器件，其特征在于，从衬底至表面层依次包括：Si衬底、AZO透明导电电极、掺硼金刚石薄膜、VO2薄膜、P型CuO薄膜、VO2薄膜、AZO透明导电电极以及TiN抗腐蚀保护涂层。
2.一种Si衬底异质结构器件的制备方法，其特征在于，在Si衬底上依次沉积AZO透明导电电极、掺硼金刚石薄膜、VO2薄膜、P型CuO薄膜、VO2薄膜、AZO透明导电电极以及TiN抗腐蚀保护涂层；
Si衬底上沉积将Si衬底先用离子水超声波清洗10～15分钟后，吹干送入磁控溅射反应室，在1.0×10-3Pa真空的条件下，在Si衬底沉积制备AZO透明导电电极，其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比8:1～10:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为200℃～400℃，制备时间为40～80分钟；
采用热丝化学气相沉积系统在AZO透明导电电极制备掺硼金刚石薄膜，步骤为：将真空抽至1.0×10-3Pa真空的条件下，灯丝采用的是钽丝，距离衬底的间距为10～15mm，反应气体为高纯H2和CH4，其流量质量流量计控制，其流量比为80:1～100：1，其中H2流量300～600sccm，CH4流量1.5～5sccm，灯丝温度为1000～1800℃，硼掺杂源采用固体B2O3，将B2O3按照预先计算好的比例溶于乙醇当中，用氢气做为载体送入反应室内，掺硼的浓度由溶液中的B/C原子比来控制，氢气携带的B2O3/C2H5OH/H2的流量为15sccm，溶液中硼碳原子比分别为：3000～5000ppm，沉积温度为600℃，沉积时间为100～180min；
采用磁控溅射系统沉积在掺硼金刚石薄膜上，以及在P型CuO薄膜上制备VO2薄膜，步骤包括：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比6:1～10:1，反应溅射二氧化钒靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃～300℃，制备时间为150～300分钟；
磁控溅射系统沉积在VO2薄膜上制备P型CuO薄膜材料，步骤是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比3:1～8:1，反应溅射氧化亚铜靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃～300℃，制备时间为100～200分钟；
在VO2薄膜上采用磁控溅射制备中，将真空抽到1.0×10-3Pa真空的条件下，制备AZO透明导电电极，其工艺参数条件是：氩气和氧气作为混合气体反应源，其氩气和氧气流量比4:1～5:1，反应溅射氧化锌掺杂铝靶材的纯度为99.9％，制备温度为100℃～300℃，制备时间为30分钟；
AZO透明导电电极上在磁控溅射制备中继续制备TiN抗腐蚀保护涂层，其工艺参数条件是：氮气作为气体反应源，其氮气流量为30～80sccm，反应溅射氮化钛靶材的纯度为99.99％，衬底温度为100℃～400℃，制备时间为20～40分钟。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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