[发明专利]单晶锗锰磁性半导体/锗磁性异质结二极管及其制备方法

权利要求书

1、一种单晶锗锰磁性半导体/锗磁性异质结二极管，其特征在于，p型层为单晶Ge_1-xMn_x铁磁半导体，锰的摩尔百分比含量x为：0＜x＜15％；Ge层为商业的本征的单晶半导体Ge或微量Sb掺杂的n型单晶半导体Ge，其室温下的整流特性可用磁场调控，磁电阻在Ge_1-xMn_x居里温度附近有极值，显示其输运与Ge_1-xMn_x磁性半导体密切相关，其制备工艺与硅半导体制备工艺相匹配。

2、权利要求1所述的单晶锗锰磁性半导体/锗磁性异质结二极管的制备方法，其特征在于，用分子束外延结合掩模法、光刻法或电子束刻蚀工艺制备，具体方法如下：

1)将单晶锗衬底清洗后，连同掩模一同放入分子束外延生长室，控制生长室本底真空度不低于7.5×10^-10mbar；

2)衬底在上述真空环境中，保持450℃退火1小时，去除Ge表面原有的氧化层；

3)将衬底温度降到70℃，同时打开高纯Ge和高纯Mn金属蒸发源，采用共蒸发的方式开始掺杂外延生长单晶Ge_1-xMn_x铁磁半导体，高纯Ge和高纯Mn的纯度在99.99％以上；

4)通过调整Ge和Mn的生长速率，控制样品中Mn的含量不高于15％，Ge_1-xMn_x铁磁半导体的生长速率为3～Ge_1-xMn_x铁磁半导体的厚度通过溅射时间控制，其厚度在10～500nm之间，Ge_1-xMn_x铁磁半导体生长结束；

5)Ge_1-xMn_x铁磁半导体生长结束后，再在Ge_1-xMn_x铁磁半导体上生长2nm-10nm的Ge保护层，避免样品被氧化。