CN1208811C - 一种制备p型氧化锌薄膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的制备p型氧化锌薄膜的方法是利用磁控溅射法，在磁控溅射过程中，以金属锌为磁控溅射的靶，在工作气体氩气中另外通入氮气或氮气和氧气作为反应气，使磁控溅射真空室压强为10-1Pa～100Pa，氮气流量与氩气流量的比在1∶10～1∶1范围内，氧气流量与氩气流量的比在0∶1～1∶1范围内，进行磁控溅射镀膜，获得氮氧锌薄膜，再将氮氧锌薄膜在大气或氧气氛中进行热处理，热处理温度在300℃～500℃范围内，处理时间为0.5～5小时，制得p型氧化锌薄膜。本发明方法原理简单，载流子浓度控制方便，可操作性好。
Description
技术领域
本发明涉及半导体薄膜的制备方法。具体说，是关于p型氧化锌薄膜的制备方法。
背景技术
氧化锌是一种很有前途的蓝紫波段的光电材料，在光电器件方面有潜在的应用前景。但氧化锌的p型掺杂技术一直没有很好解决，无法形成同质pn结，影响了氧化锌在光电器件中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备p型氧化锌薄膜的方法。
本发明方法是在磁控溅射过程，在工作气体氩气中另外通入氮气或氮气和氧气作为反应气，获得p型氧化锌薄膜的，所用靶材为金属锌。
该制备方法包括以下步骤：
1)清洗衬底，除去表面的油脂和污物；
2)把衬底放入磁控溅射室中，以金属锌为磁控溅射的靶，抽真空至10-3Pa，加热衬底，使其温度保持在100～500℃范围内的某个值，通入工作气体氩气，反应气体氮气或氮气和氧气，使真空室压强为10-1Pa～100Pa之间，氮气流量与氩气流量的比在1∶10～1∶1范围内，氧气流量与氩气流量的比在0∶1～1∶1范围内；
3)开启磁控溅射电源，进行磁控溅射镀膜，获得氮氧锌薄膜(ZnNxOy)；
4)将上述制备的薄膜从真空室取出，在大气或氧气氛中进行热处理，热处理温度在300℃～500℃范围内，处理时间为0.5～5小时，得p型氧化锌薄膜。
本发明在磁控溅射时，以金属锌为溅射靶材，以氩气为工作气体，氮气或氮气和氧气为反应气体。氧气分子和氮气分子在磁控溅射时被离化形成离子或原子，与磁控溅射靶上溅射出来的锌原子或锌离子结合后在衬底表面形成氮氧锌(ZnNxOy)薄膜。根据氮气与氧气流量的不同，薄膜中的y值可以在0-1之间变化，x值可以在0.001-3之间变化，但3x+2y之和小于等于2。将磁控溅射获得的氮氧锌薄膜在空气或氧气中热处理，使其转变为含氮的氧化锌薄膜。由于氮原子是5族原子，而氧原子是6族原子，氮原子取代氧化锌中的氧原子可生成p型导电的氧化锌薄膜。
本发明的优点是原理简单，载流子浓度控制方便，可操作性好。
具体实施方式
以下结合实例进一步说明本发明。
p型氧化锌薄膜的制备包括以下步骤：
以金属锌作溅射靶，以石英玻璃为衬底，首先按常规方法清洗衬底，除去表面的油脂和污物，然后把衬底放入磁控溅射室中，抽真空至10-3Pa，加热衬底，保持衬底温度为100℃，通入工作气体氩气，反应气体氮气，其中氩气的流量为28sccm，氮气的流量为3sccm。开启磁控溅射电源进行磁控溅射镀膜，溅射时真空室压强为5×10-1Pa，沉积时间为1小时，获得氮化锌薄膜。将获得的氮化锌薄膜从真空室取出，在450℃空气中热氧化3小时。X光衍射测试表明薄膜从氮化锌结构转化成了氧化锌结构。霍尔效应测试表明转化后的薄膜为p型氧化锌，空穴浓度高达5.78×1017cm-3。
Claims (1)
1.p型氧化锌薄膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1)清洗衬底，除去表面的油脂和污物；
2)把衬底放入磁控溅射室中，以金属锌为磁控溅射的靶，抽真空至10-3Pa，加热衬底，使其温度保持在100～500℃范围内的某个值，通入工作气体氩气，反应气体氮气，使真空室压强为10-1Pa～100Pa之间，氮气流量与氩气流量的比在1∶10～1∶1范围内；
3)开启磁控溅射电源，进行磁控溅射镀膜，获得氮化锌薄膜；
4)将上述制备的薄膜从真空室取出，在大气或氧气氛中进行热处理，热处理温度在300℃～500℃范围内，处理时间为0.5～5小时，得p型氧化锌薄膜。
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