[发明专利]一种适于宽带半导体硫(硒)化锌－锰薄膜的生长方法

说明书

本发明属于半导体材料技术领域，涉及一种对薄膜电致发光器件中发光薄膜制备方法的改进。

已有技术中的薄膜电致发光(TFEL)器件由于在平板显示中的广泛应用而一直备受重视。ZnS：Mn交流电致发光是薄膜电致发光器件的一种，由于受温度影响小，该薄膜屏除了民用上作为各种平板显示器件外，它更适用在军事上，如作为雷达的终端显示等。通常ZnS：Mn薄膜制备是采用真空蒸发和溅射等方法。大量事实已表明，提高薄膜质量是改善器件发光特性的一个重要途径。但由于传统镀膜方法的固有缺陷，如无法避免的成核过程，使提高薄膜质量，改善器件发光特性受到限制。

为克服镀膜方法的缺陷，到80年代初人们提出了利用分子束外延(MBE)。原子层外延(ALE)和金属有机气相沉积(MOCVD)等外延技术来进一步提高薄膜质量。

81年Suntola等人(T.Suntola：Digest of 1981 SID Int.Sump，(1981)p.20)用ALE方法获得发光亮度为10000cd/m²，发光效率8lm/w的TFEL器件；之后，Mishima(T.Mishima，Wang Quan-Ken and K.Takahashi：J.Appl.Phys 52(1981)5797.)等人和Wright(P.J.Wright，B.Cockayne，F.Cattell，P.J.Dean and A.D.Pitt：J.Crystal Growth 59(1982)148.)等人相继用MBE和MOCVD方法在ZnSe：Mn和ZnS：Mn薄膜器件上获得高亮度电致发光。

在以上制备技术中，MBE和ALE方法通常都是在非常高的真空度(1.3×10^-5-10^-7Pa)下进行的，且设备昂贵。而MOCVD与它们相比，造价低廉，操作方便，又适于规模化生产。当然MOCVD方法中，外延材料大都是用金属有机源，这些有机源的分解温度将直接影响衬底生长温度。衬底温度高，将限制外延薄膜的生长质量提高，且对传统用的玻璃衬底也受到限制即成本将提高。

MOCVD中制备ZnSe：Mn和ZnS：Mn外延薄膜用的金属有机源中用的分解温度高的就是Mn源。常用的一种Mn源称为“三羟基甲基环戊二烯基Mn(TCM))(tricarbonyl methylcyclopentadienylmanganese)，”通常Mn的热分解温度为500-600℃，但由于TCM在室温是液体状态，在MOCVD生长中使用方便，仍受到使用者青睐。

本发明的目的是解决已有技术中有机源的分解温度对衬底生长温度的影响；即衬底温度高，对限制外延薄膜生长质量的提高，以及使玻璃衬底成本提高等问题，将提供一种适于宽带半导体硫(硒)化锌-锰薄膜生长方法。

本发明的详细内容：首先是在金属有机气相沉积生长室石墨基座上放入清洗好的带有导电层(ITO)的衬底或在ITO上再带有一层氮氧硅(SiON)的衬底，由机械泵和低压控制器作用下生长室压力控制在1.33×10²-1.06×10³Pa，调节高频感应电源使等离子体频率为0.3-0.5MHz，使衬底生长温度升至350-400℃时通入由钯管纯化的高纯氢气，然后依次通入由高纯氢气携带的硫化氢H₂S或硒化氢H₂Se，二甲基锌DMZn，三羟基甲基环戊二烯基Mn[其化学式为：(CH₃C₅H₄)Mn(CO)₃]至生长室内，即可在等离子体协助下完成Zn(Se)S：Mn薄膜生长。