[发明专利]采用金属源化学气相沉积技术制备极性可控氧化锌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及极性材料的极性控制生长，具体涉及一种采用金属源化学气相沉积(MVPE)技术制备极性可控氧化锌的方法。

背景技术

氧化锌是一种极性半导体，其极性面分别是(0001)和(000-1)，前者也称锌面或+c面，后者也称氧面或-c面。极性半导体的外延层如果沿着不同的极性方向生长，得到的材料性质，特别是表面性质往往有很大的不同。

目前氧化锌异质外延的极性控制主要是在MBE上通过衬底预处理或缓冲层实现的，而很少有关于化学气相沉积法生长极性可控氧化锌的报道。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种采用MVPE技术制备极性可控氧化锌的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种采用金属源化学气相沉积技术制备极性可控氧化锌的方法，包括：

在c-面蓝宝石衬底上生长一层氧化锌膜；

对生长有氧化锌膜的蓝宝石衬底进行降温；

去掉蓝宝石衬底上生长的氧化锌膜；以及

在c-面蓝宝石衬底上进行第二次生长一层氧化锌膜；

其中，在降温过程中进行原位退火处理得到的是锌极性，进行直接快速降温得到的是氧极性。

上述方案中，所述在c-面蓝宝石衬底上生长一层氧化锌膜，包括：生长时，衬底温度为795℃，锌舟温度为720℃，H₂O鼓泡瓶温度50℃；生长开始时，Zn比H₂O先通入30秒；气体流量为：Zn和H₂O载气分别为0.4和3L/min，总流量9.4L/min；在该条件下，生长速率约为120-140μm/h。

上述方案中，所述对生长有氧化锌膜的蓝宝石衬底进行降温时采用原位退火处理，包括：在第一次生长氧化锌膜3分钟后进行原位退火，在810-815℃退火10分钟，冷却后取出。

上述方案中，所述对生长有氧化锌膜的蓝宝石衬底进行降温时采用直接快速降温，包括：在第一次生长氧化锌膜后，采用速率为7℃/min进行直接快速降温，冷却后取出。

上述方案中，所述去掉蓝宝石衬底上生长的氧化锌膜，是采用酸或碱腐蚀掉蓝宝石衬底上的氧化锌膜。

上述方案中，所述去掉蓝宝石衬底上生长的氧化锌膜，是采用H2进行原位刻蚀掉氧化锌膜。

(三)有益效果

本发明提供的采用金属源化学气相沉积技术制备极性可控氧化锌的方法，不需要插入缓冲层，不需要对衬底进行特别的预处理，操作简便，重复性好。

附图说明

图1是本发明提供的采用金属源化学气相沉积技术制备极性可控氧化锌的方法流程图。

图2是依照本发明实施例A样品的表面形貌图。

图3是依照本发明实施例B样品的表面形貌图。

图4是依照本发明实施例A样品经过HCl腐蚀后的扫描电镜图。

图5是依照本发明实施例B样品经过HCl腐蚀后的扫描电镜图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明提供的采用金属源化学气相沉积技术制备极性可控氧化锌的方法流程图，该方法采用二次生长法来有效控制c面蓝宝石上生长氧化锌的极性，具体包括以下步骤：在c-面蓝宝石衬底上生长一层氧化锌膜；对生长有氧化锌膜的蓝宝石衬底进行降温；去掉蓝宝石衬底上生长的氧化锌膜；以及在c-面蓝宝石衬底上进行第二次生长一层氧化锌膜。其中，在降温过程中进行原位退火处理得到的是锌极性，进行直接快速降温得到的是氧极性。

实施例

首先清洗c-面蓝宝石衬底，具体包括：将c-面蓝宝石衬底依次分别浸入纯的HNO₃、RCA一号液(体积比为5∶1∶1的H₂O∶H₂O₂∶氨水)和RCA二号液(体积比为6∶1∶1的H₂O∶H₂O₂∶HCl)三者中进行煮沸，然后用去离子水清洗，甩干，装入生长室。