[发明专利]一种制备高质量ZnO材料的方法

权利要求书

1.一种使用MOCVD设备在蓝宝石衬底上实现高质量ZnO材料制备的方法，包含以下步骤：

步骤1：选用蓝宝石片作为生长氧化锌薄膜材料的衬底；

步骤2：将清洗过的蓝宝石衬底放在金属有机化学气相外延(MOCVD)设备的反应室衬底底座上；

步骤3：将反应室抽真空至3*10^-3Pa以下，以排净反应室中的空气；

步骤4：充入氮气和氢气的混合气体对衬底进行高温预处理，高温预处理的温度为1000℃-1200℃，处理3min-8min；

步骤5：将衬底降温到适合ZnO缓冲层薄膜生长的温度，使用高纯二甲基锌(DMZn)作为Zn源，叔丁醇t-BuOH作为O源，在MOCVD设备中生长ZnO缓冲层；

步骤6：ZnO缓冲层升温到合适温度，在N₂和N₂O的混合气氛中对ZnO缓冲层进行原位退火；

步骤7：控制反应室温度到适合氧化锌生长的温度；

步骤8：ZnO薄膜生长是选用N₂作为稀释气体，同时加入适当流量的H₂,H₂流量30sccm-100sccm；

步骤9：通入锌源二甲基锌(DMZn)及氧源N₂O，采用LP－MOCVD在ZnO缓冲层上生长ZnO；

步骤10：关闭MO源，进行降温程序，关闭射频电源，关闭气路，待反应室压强升至常压，温度降至常温后从MOCVD设备中取出氧化锌样品。

2.按权利要求1所述的制备高质量ZnO材料的方法，其中步骤1中所述的蓝宝石衬底为(0001)取向的蓝宝石片。

3.按权利要求1所述的制备高质量ZnO材料的方法，其中步骤5中所述的适合缓冲层生长的温度为300℃-550℃，时间为20min-40min。

4.按权利要求1所述的制备高质量ZnO材料的方法，其中步骤6中所述的对ZnO缓冲层进行原位退火的温度为700℃-1000℃，时间为1min-10min。

5.按权利要求1所述的制备高质量ZnO材料的方法，其中步骤7中所述的适合氧化锌生长的温度在200℃到700℃之间。

6.按权利要求1所述的制备高质量ZnO材料的方法，其中步骤9中所述的适合生长的反应室的压强为15KPa-30KPa；氧源N₂O采用射频电离化的处理方法，生长时间为20min-60min。

7.按权利要求1所述的制备高质量ZnO材料的方法，其中步骤10中所述的生长结束1分钟后关闭射频电源，停止离化；关闭气路，其中MO源关闭后MO源气路切换到旁路，对其管道反复抽气，以防堵塞。