[发明专利]一种多铁材料铁酸铽p-n异质结、制备方法及用途

权利要求书

1.一种多铁材料铁酸铽p-n异质结，其特征在于：该p-n异质结由p型半导体材料铁酸铽TbFeO₃和n型半导体材料掺铌的硅片n-Si构成。

2.一种如权利要求1所述的铁酸铽p-n异质结的方法，其特征在于有下列步骤：

（1）固相烧结法制备TbFeO₃靶材

第一步：将Tb₄O₇粉末和Fe₂O₃粉末混合，然后研磨1h，其中Tb₄O₇粉末和Fe₂O₃粉末混合的摩尔比为1：2；

第二步：将研磨好的混合粉末放置氧化铝坩埚内，在高温炉内以1100°C高温下烧结10h后，随炉冷却至室温后取出；

第三步：继续充分研磨1h后压片，压成直径为20mm的圆饼状，然后将圆饼状片放在高温炉内以1350°C高温下烧结20h后，随炉冷却至室温后取出；

第四步：重复第三步；

第五步：将第四步得到的产物研磨1h后，将研磨后的混合粉末放入直径为50mm的膜腔内，在12～18MPa压力范围内压成预成型体；然后在高温1350°C下烧结预成型体15h，得到TbFeO₃靶材；

（2）衬底清洗

n型半导体材料掺铌的硅片n-Si衬底的清洗步骤如下：

第一步：将衬底浸没在装有乙醇的烧杯中，超声清洗8分钟；

第二步：取出用乙醇冲洗的衬底，浸入去离子水中，超声清洗3分钟；

第三步：将衬底浸入丙酮溶液中，超声清洗5分钟；

第四步：将衬底浸入去离子水中，超声清洗3分钟；

第五步：将衬底浸入质量浓度为2%HF溶液中，超声清洗3分钟；

第六步：将衬底浸入乙醇溶液中，超声清洗3分钟；

第七步：将衬底浸入去离子水中，超声清洗5分钟后吹干待用；

（3）射频磁控溅射沉积薄膜

第一步：将步骤（1）制备的TbFeO₃靶材安装在沉积室中的靶托上；

第二步：将清洗好的衬底固定在样品托上，然后将样品托放置在沉积室中的加热器上；

第三步：对沉积室抽真空，至真空度到达1.0×10^-4Pa；

第四步：通过加热器对衬底进行加热，加热至760°C；

第五步：打开气体通路通入氩气，调节闸板阀，将气压调到1.0Pa；

第六步：打开射频源，靶材起辉后，以20～30W功率预溅射5分钟；

第七步：调节功率至100W，去掉衬底挡板，正式沉积薄膜；

沉积时间为3h，之后关闭气路，关闭加热器使衬底自然降至室温，取出衬底，即可制得铁酸铽p-n异质结。

3.根据权利要求2所述的一种铁酸铽p-n异质结的方法，其特征在于：在步骤（1）中在烧结前的混合粉末为单相结构。

4.根据权利要求2所述的一种铁酸铽p-n异质结的方法，其特征在于：步骤（3）中在衬底上沉积的TbFeO₃薄膜的厚度为80nm。

5.一种铁酸铽p-n异质结的用途，其特征在于：该p-n异质结在室温下具有二极管正向整流特性。