II-VI族化合物半導體氧化鋅(ZnO)作為第三代半導體材料的代表,因其具有獨特的物理、化學和光學性能,正受到人們越來越廣泛的關注和研究。ZnO具有寬的帶隙、很高的化學溫度性和熱溫度性,在大氣中不易被氧化,與III一V族氮化物和Ⅱ一VI族硒化物相比,其材料的穩定性是其它材料所無法比擬的。雖然生長更**的ZnO 還有待進一步研究,但其作為繼II一V氮化物和II一VI族的硒化物之后又一新的寬禁帶半導體激光器材料已經顯示出其獨特的優越性。目前人們對ZnO的研究還處于開始階段,ZnO主要還是在襯底藍寶石(0001),硅(111),(100)晶面上進行外延生長。
我們采用硅襯底生長,雖然難度大,但是根據目前的器件和集成技術,硅基上的生長才更具有現實意義。盡管MOCVD技術能夠制備**、大面積、均勻的外延或多晶薄膜,但是利用MOCVD 工藝,在硅襯底上直接生長 ZnO是非常困難的。
本**的目的在于提供一種利用氧化鋅緩沖層生長單晶氧化鋅薄膜的方法,該方法是在襯底硅(001)晶面上采用磁控濺射的方法**生長一層氧化鋅薄膜,然后在氧化鋅薄膜上同質外延生長氧化鋅薄膜;氧化鋅薄膜沉積時襯底溫度約30 0-3 5 0 ℃,壓力約20 Torr,生長厚度0 . 5 - 1 . 0 u m。同時優化生長條件,如溫度、壓力的控制,通過這些措施可以在硅襯底上得到單晶氧化鋅薄膜,并且**地提高ZnO外延膜的質量,并提高表面的平整度。
本**-種利用氧化鋅緩沖層生長單晶氧化鋅薄膜的方法,其特征在于,包括如下步驟:
( 1)取一襯底;
( 2)在該襯底上的硅(001)晶面上采用磁控濺射的方法低溫生長氧化鋅緩沖層;
(3 )在氧化鋅緩沖層上,采用MOCVD方法低溫生長氧化鋅外延薄膜。
其中襯底是大失配硅襯底。
其中氧化鋅單晶外延薄膜低溫生長的溫度為3 0 0 -3 5 0 ℃,生長壓力為2 0 Torr,生長厚度為0.5-1.0 u m.
其中氧化鋅單晶外延薄膜的表面粗糙度為6- 1 0 nm。其中氧化鋅單晶外延薄膜的XRD曲線半峰寬為0.3 3 °。
其中氧化鋅單晶外延膜的PL譜僅有一個紫外發光峰且半峰寬為2 1.0 3 nm。
其中氧化鋅單晶外延薄膜的RHEED圖像為規則點狀。
圖1是本**的單晶氧化鋅外延膜的結構示意圖;
圖2是本**的單晶氧化鋅外延膜的 RHEED照片。
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yyp2021.4.1