[发明专利]一种氧化锌径向同质结及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料和纳米技术领域，特别涉及一种氧化锌径向同质结及其氧化锌的制备方法。

背景技术

氧化锌是一种直接宽禁带半导体材料，室温下的禁带宽度约为3.37eV，激子束缚能约为60meV。氧化锌具有良好的发射蓝光和紫外光的性能，有望替代氮化镓开发出紫外、绿光、蓝光等多种发光器件，因此成为人们关注的研究热点之一。

半导体结结构是许多半导体器件的基础。已报道的纳米颗粒膜、纳米线同质结结构多为轴向外延结构(Jieying Kong，Sheng Chu，Mario Olmedo，Lin Li，Zheng Yang，and Jianlin Liu，Applied Physics Letters，2008，93，132113和Y.Yang，X.W.Sun，B.K.Tay，G.F.You，S.T.Tan，and K.L.Teo，Applied Physics Letters，2008，93，253107)，而径向结结构一般多为异质结结构(Jih-Jen Wu，Sai-Chang Liu，Chien-Ting Wu，Kuei-Hsien Chen，Li-Chyong Chen，AppliedPhysics Letters，2002，81，1312-14和A.Vomiero，M.Ferroni，E.Comini，G.Faglia，and G.Sberveglieri，Nano Lett.，2007，7(12)，3553-3558)，径向同质结鲜有报道。

溶液法是生长氧化锌纳米结构较常用的方法，利用溶液法生长氧化锌纳米结构一般需要氧化锌籽晶层。氧化锌籽晶层可以用溶胶凝胶(Jing-Shun Huang，Ching-Fuh Lin，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 2008，103，014304)，脉冲激光溅射沉积(Chang Hyun Bae，Seung Min Park，Seung-Eon Ahn，Dong-Jin Oh，Gyu Tae Kim，Jeong Sook Ha，Applied SurfaceScience 2006，253 1758-1761)，电子束蒸发(Yanhong Tong，Yichun Liu，Lin Dong，DongxuZhao，Jiying Zhang，Youming Lu，Dezhen Shen，and Xiwu F，J.Phys.Chem.B，2006，110(41)，20263-20267)等方法制备。其它可以用来生长氧化锌薄膜的方法如热蒸发，化学气相沉积，磁控溅射等也可以用来生长溶液法用的氧化锌籽晶层。还没有报道采用上述方法可以生长出氧化锌的径向同质结结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化锌径向同质结及其制备方法，采用化学气相沉积在硅衬底上沉积氧化锌掺杂薄膜和溶液法在CVD制备的产物上沿径向生长氧化锌包覆层的两步法，实现在掺杂氧化锌六棱短柱径向方向包覆一层未掺杂氧化锌，形成径向同质结，并且工艺简单，可以大量制备。

本发明的氧化锌径向同质结是以氧化锌为基，在掺杂氧化锌六棱短柱外包覆一层未掺杂氧化锌，构成径向同质结。

本发明提供了一种两步法大量制备氧化锌径向同质结的方法，具体步骤如下：

1、采用化学气相沉积(CVD)方法在硅衬底上沉积氧化锌掺杂薄膜。

1)采用镓或氧化铟作为氧化锌中掺杂元素的蒸发源，采用锌粉做锌源。

2)按10∶1～20∶1的摩尔比称取锌粉和镓或按40∶1～80∶1的摩尔比称取锌粉和氧化铟，将锌粉放入石英舟中；将镓或氧化铟与石墨粉以1∶7～1∶3的摩尔比混合后形成混合源，放入石英舟中；其中锌粉放在氩气气流的入口方向，混合源相对于锌粉放在气流下游位置，取干净的硅片置于混合源的正上方或气流下游位置。

3)将装有蒸发源和硅片的石英舟推入水平管式炉中进行化学气相沉积，将管式炉以12～18℃/min的速度升至880～920℃，保温20～30min，等炉温降至室温后取出硅片。

所述化学气相沉积过程始终通入流量为80～120sccm的氩气作为保护气体和载气。

所述混合源和锌源之间的距离为0～5mm。

所述硅片置于距混合源0～2cm处。

2、采用溶液法在CVD制备的产物上沿径向生长氧化锌包覆层。