[发明专利]具有双向整流特性的铽锰氧p-n异质结及其制备方法

权利要求书

1.一种采用脉冲激光沉积方法制备具有双向整流特性的铽锰氧p-n异质结的方法，其特征在于有下列步骤：

第一步：固相反应法制TbMnO₃靶材

先将MnO₂粉末和Tb₇O₁₁的粉末经充分研磨后制得粒径为1μm以下的第一混合粉；

用量：7mol的MnO₂粉末中加入1mol的Tb₇O₁₁的粉末；

然后将第一混合粉置入坩埚内，在高温烧结炉中，以1300℃～1400℃高温下烧10～12小时后，随炉冷却至室温后取出，制得第一中间混合体；

然后将第一中间混合体经充分研磨后制得粒径为1μm以下的第二混合粉；

将第二混合粉置入坩埚内，在高温烧结炉中，以1300℃～1400℃高温下烧10～12小时后，随炉冷却至室温后取出，制得第二中间混合体；

将第二中间混合体经充分研磨后制得粒径为1μm以下的第三混合粉；

将第三混合粉加入模腔中，在50MPa～80MPa压力下，制得预成型体；然后将预成型体在1450℃～1550℃高温下经10～12小时烧结制得TbMnO₃靶材。

第二步：基片准备

将n型导电材料掺铌钛酸锶Sr_0.99Nb_0.01TiO₃单晶块材按所需尺寸截取，然后对截取的Sr_0.99Nb_0.01TiO₃单晶块材进行表面抛光，表面粗糙度为1nm以下，先经质量百分比浓度为95％的酒精清洗后，再用质量百分比浓度为99.5％的丙酮清洗，吹干待用；

第三步：脉冲激光沉积制薄膜

将第一步制得的TbMnO₃靶材安装在靶子台上；

将第二步制得的基片安装在基片台上；

对沉积室抽真空至真空度为1×10^-4Pa～5×10^-4Pa，然后充入质量百分比浓度为99.999％的氧气，使沉积室的氧气压力为35Pa～45Pa；

通过加热器对基片进行加热，使基片温度达到740℃～750℃；

调节激光束的激光能量密度为2.0J/cm²～2.5J/cm²，激光频率为3Hz；

在基片上沉积TbMnO₃材料开始，沉积8min～10min后迅速充氧气使沉积室的压力达至1个大气压；然后基片以每分钟3度降温至500℃，随后关闭加热器，自然降温至室温，取出，即制得具有双向整流特性的铽锰氧p-n异质结。

2.根据权利要求1所述的一种采用脉冲激光沉积方法制备具有双向整流特性的铽锰氧p-n异质结的方法，其特征在于：在第一步中应该保证在烧结前的混合粉经XRD测试为单相结构。

3.根据权利要求1所述的一种采用脉冲激光沉积方法制备具有双向整流特性的铽锰氧p-n异质结的方法，其特征在于：在第三步中沉积薄膜的厚度为100nm～130nm。

4.根据权利要求1所述的一种采用脉冲激光沉积方法制备具有双向整流特性的铽锰氧p-n异质结的方法，其特征在于：制得的铽锰氧p-n异质结在150K以上的温度范围内均表现出二极管正向整流特性，正向开启电压与反向击穿之比为1∶2；在125K以下的温度范围内均表现出二极管反向整流特性，正向开启电压与反向击穿之比为2∶1。