[发明专利]Li和Ni共掺杂的ZnO中的稳定P型半导体特征

权利要求书

1.一种用于生长稳定p型锂(Li)和过渡金属共掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜的方法，所述方法包括：

在靶室中提供Li和过渡金属共掺杂的ZnO靶；

在所述靶室中提供基板；和

烧蚀所述靶以在所述基板上形成薄膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属是镍(Ni)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述靶具有式Zn_1-x-yLi_xNi_yO，其中x在0.01至0.03的范围内，并且y在0.01至0.02的范围内。

4.根据权利要求3所述的方法，其中x为0.02并且y为0.02。

5.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括形成所述靶，包括：

将碳酸锂、氧化镍和氧化锌混合并研磨以形成混合物；

将所述混合物在约750℃加热约12小时；

将粉末研磨并压制为粒料；以及

将所述粒料在约950℃烧结约15小时以形成所述靶，所述靶具有n型导电性。

6.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括将所述靶室抽真空至约4*10^-6毫巴。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括将氧气引入到所述靶室中至约0.15毫巴的分压。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括将所述基板加热至约400℃。

9.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括旋转所述靶。

10.根据权利要求2所述的方法，其中将所述靶用在下列条件下操作的脉冲激光烧蚀：选自193至355纳米的波长，选自85至100毫焦耳/脉冲的能量，选自5至25纳秒的脉冲宽度，选自1至10赫兹的频率，选自2.5至3.0焦耳/cm²的激光能流，以及选自5至30分钟的持续时间。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述波长为355纳米，所述能量为85毫焦耳/脉冲，所述脉冲宽度为19纳秒，所述频率为10赫兹，激光能流为2.7焦耳/cm²，并且所述持续时间为10分钟。

12.一种稳定p型锂(Li)和过渡金属共掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜，所述薄膜在室温具有选自0.01至1Ωcm的电阻率，选自10¹⁷cm^-3至10¹⁸cm^-3的空穴浓度，以及选自80至250cm²V^-1s^-1的迁移率，在沉积所述薄膜以后约100天内空穴浓度保持在初始值的±20％之内。

13.根据权利要求12所述的薄膜，其中所述过渡金属为镍(Ni)。

14.根据权利要求12所述的薄膜，其中所述电阻率为约0.15Ωcm，所述空穴浓度为约3.2*10¹⁷cm^-3，并且所述迁移率为130cm²V^-1s^-1。

15.一种发光器件，所述发光器件包括：

基板；

氧化锌(ZnO)缓冲层；

在所述ZnO缓冲层上的n型ZnO层；

在所述n型ZnO层上的p型锂(Li)和过渡金属共掺杂的ZnO层，所述p型Li和过渡金属共掺杂的ZnO层在室温具有选自0.01至1Ωcm的电阻率，选自10¹⁷cm^-3至10¹⁸cm^-3的空穴浓度，以及选自80至250cm²V^-1s^-1的迁移率，在沉积所述p型Li和Ni共掺杂的ZnO薄膜以后约100天内空穴浓度保持在初始值的±20％之内；

与所述n型ZnO层连接的第一电极；以及

与所述p型ZnO层连接的第二电极。

16.根据权利要求15所述的器件，其中所述过渡金属为镍(Ni)。

17.根据权利要求16所述的薄膜，其中所述电阻率为约0.15Ωcm，所述空穴浓度为约3.2*10¹⁷cm^-3，并且所述迁移率为130cm²V^-1s^-1。