[发明专利]一种氧化亚铜单晶薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化亚铜薄膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将铜源放入反应舟内，反应舟放入石英反应管内；步骤2，将清洗、吹干后的衬底放在衬底托上，放入石英反应管内；步骤3，打开铜源气路，让惰性气体通过反应舟进入石英反应管，反应舟的出口正对衬底表面；步骤4，打开氧源气路，让惰性气体携带氧源进入石英反应管；步骤5，加热石英反应管，加热石英反应管内的反应舟和衬底；步骤6，调节反应舟和衬底的工作温度，设定生长时间，在衬底上沉积氧化亚铜薄膜，完成制备。利用本发明的方法，能够大大降低氧化亚铜薄膜的制备成本。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种氧化亚铜薄膜的制备方法。

背景技术

氧化亚铜的禁带宽度为2.2eV，处于光伏发电的最佳能隙范围内，与太阳光谱的极大值相匹配。理论上，氧化亚铜太阳能电池的光电转换效率能达到20％以上。据估计，只要能达到5％的光电转换效率，氧化亚铜在太阳能电池上的应用就会有较高的经济价值。而且，铜原料资源丰富，价格低廉，无毒无污染。这些都表明氧化亚铜薄膜在太阳能方面具有巨大的潜在应用价值。

制备氧化亚铜膜的技术很多，几乎囊含了所有常用的薄膜生长技术，如：电化学法，磁控溅射法，热氧化法，脉冲激光沉积技术，溶胶-凝胶法，化学气相沉积技术，有机金属化学气相沉积技术等。

但目前得到的氧化亚铜薄膜大都是多晶或非晶，而且其中容易混入氧化铜相。其中结晶质量好的氧化亚铜薄膜都是采用MOCVD方法或者MBE方法制备的，不仅有设备和有机金属源原料昂贵的问题，还需要用到化学性质不稳定的稀有氧化镁衬底，或者用氧化镁作为衬底(参见Fu Yajun，Lei Hongwei，Wang Xuemin，Yan Dawei，Cao Linhong，Yao Gang，Shen Changle，Peng Liping，Zhao Yan，Wang Yuying，Wu Weidong，Appl.Surf.S.273(2013)19.)和氧化亚铜薄膜之间的插入层(参见Li Junqiang，Mei Zengxia，Ye Daqian，Liang Huili，Liu Yaoping，Du Xiaolong.J.Cryst.Cr.351(2012)63.)。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种氧化亚铜的薄膜制备方法，通过采用廉价易得的工业原料碘化亚铜作为原料，选用商品化的蓝宝石衬底或硅衬底，在常压条件下通过气相沉积反应制备出氧化亚铜薄膜。

(二)技术方案

本发明提出一种氧化亚铜薄膜的制备方法，包括如下步骤：步骤1，将铜源放入反应舟内，反应舟放入石英反应管内；步骤2，将清洗、吹干后的衬底放在衬底托上，放入石英反应管内；步骤3，打开铜源气路，让惰性气体通过反应舟进入石英反应管，反应舟的出口正对衬底表面；步骤4，打开氧源气路，让惰性气体携带氧源进入石英反应管；步骤5，加热石英反应管，加热石英反应管内的反应舟和衬底；步骤6，调节反应舟和衬底的工作温度，设定生长时间，在衬底上沉积氧化亚铜薄膜，完成制备。

优选地，所述的铜源为碘化亚铜。

优选地，所述的衬底为蓝宝石或硅衬底。

优选地，所述的氧源为一种含氧气体或者多种含氧气体的混合气体。

优选地，所述的惰性气体为氮气、氩气、氦气或氖气，或其混合惰性气体。

优选地，所述的铜源气路和氧源气路各自独立，在反应舟的出口氧源气路和铜源气路开始相遇混合。

优选地，反应舟的出口距离衬底表面0.5cm-5cm。

优选地，衬底的工作温度在700℃～1100℃。

优选地，衬底的工作温度在750℃～950℃。

(三)有益效果