[发明专利]一种p型导电氧化锌薄膜材料及制备方法

权利要求书

1.一种p型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于：包括衬底（1）及生长于衬底（1）上的外延层，自所述衬底至外延层之间依次设有金属镁薄层（2）、氧化镁薄层（3）、生长温度逐渐升高的第一氧化锌层（4）与第二氧化锌层（5）；所述外延层为在氧化锌合金中掺入受主元素B和掺入A原子形成的p型AZnO:B层（6）。

2.根据权利要求1所述的p型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于：所述衬底（1）的材料为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓。

3.根据权利要求1所述的p型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于：所述金属镁薄层（2）的厚度为0.5nm～1nm。

4.根据权利要求1所述的p型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于：所述氧化镁薄层（3）的厚度为2nm～5nm。

5.根据权利要求1所述的p型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于：所述第一氧化锌层（4）的厚度为1nm～5nm。

6.根据权利要求1所述的p型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于：所述第二氧化锌层（5）的厚度为20nm～50nm。

7.根据权利要求1所述的p型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于：所述p型AZnO:B层（6）的厚度为500nm～800nm；其中，A原子为镁或铍原子，且A原子的含量为0.01%～15%；B原子为氮、磷或砷。

8.一种如权利要求1-7所述的p型导电氧化锌薄膜材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）清洗衬底：所述衬底（1）在生长之前依次经过氢氟酸、丙酮、异丙醇、无水酒精、去离子水化学试剂清洗或依次经过浓磷酸与浓硫酸的混合液、丙酮、异丙醇、无水酒精、去离子水化学试剂清洗；然后在真空、氧气、氧等离子体、氮气、氮气等离子体氛围下退火15～30分钟，退火温度为700～1000℃，使衬底表面原子排布整齐；

2）沉积金属镁层：所述金属镁层（2）通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在衬底（1）表面；所述金属镁层（2）生长腔内的真空度为10^-2～10^-8Torr，衬底（1）温度为400～600℃；且所述金属镁层的厚度为0.5～1nm；

3）沉积氧化镁层：所述氧化镁层（3）通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在金属镁层上；所述氧化镁层生长腔内的真空度为10^-2～10^-8Torr，衬底温度为400～600℃；所述氧化镁层的厚度为2～5nm；

4）沉积第一氧化锌层：所述第一氧化锌层（4）通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在氧化镁层上；所述第一氧化锌层生长腔内的真空度为10^-2～10^-8Torr，衬底温度为400～600℃；所述第一氧化锌层的厚度为1nm～5nm；

5）升温：将所述衬底（1）温度升至700～800℃，升温速率为20～40℃/min，退火时间为1～5分钟；

6）沉积第二氧化锌层：将衬底（1）降温后，所述第二氧化锌层（5）通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在第一氧化锌层（4）上；所述第二氧化锌层（5）生长腔内的真空度为10^-2～10^-8Torr，衬底（1）温度为500～600℃；所述第二氧化锌层（5）的厚度为20nm～50nm；

7）再升温：将所述衬底（1）温度再次升至700～800℃，升温速率为20～40℃/min，退火时间为1～5分钟；

8）沉积p型AZnO:B层：将衬底（1）降温后，所述p型AZnO:B层（6）通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在第二氧化锌层（5）上；所述p型AZnO:B层（6）生长腔内的真空度为10^-2～10^-8Torr，衬底（1）温度为500～650℃；所述p型AZnO:B层（6）的厚度为500nm～800nm；

9）退火：将所述衬底（1）升温后作退火处理；所述衬底（1）的升温速度为20～40℃/min，温度为750～900℃；

10）降温：将所述衬底（1）降低温度至室温，降温速度为20～40℃/min，即得到p型导电氧化锌薄膜材料。