[发明专利]一种砷化铟薄膜材料的制备方法及装置

权利要求书

1.一种砷化铟薄膜材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）单晶Si衬底的清洗：清洗单面抛光的单晶Si衬底并吹干；具体过程为：先用丙酮在超声波的作用下进行清洗3~5 min；然后用无水乙醇在超声波作用下洗涤3~5 min；接着用NH₄OH、H₂O₂、H₂O的混合溶液腐蚀3~5min，其中V_NH4OH:V_H2O2:V_H2O=1:2:5~1:2:7，然后再用HCl、H₂O₂、H₂O的混合溶液腐蚀3~5min，其中V_HCl:V_H2O2:V_H2O=1:2:5~1:2:7；取出后用大量冷、热去离子水交替冲洗，然后用HF、H₂O的混合溶液腐蚀3~5 min，其中，V_HF：V_H2O=1:1~1:5；取出后用大量冷、热去离子水交替冲洗，最后用氮气吹干即可；

（2）将砷化铟源和砷单质放入内生长管中，将单晶Si衬底放入石英舟中，石英舟套在内生长管的管口，其中，砷单质位于砷化铟源和单晶Si衬底之间，将内生长管和石英舟一起推入真空腔中，抽真空；

（3）将加热炉套在真空腔的外面，其加热位置为放置单晶Si衬底的位置，控制温度为750~850℃，加热5~10 min；

（4）推开加热炉，使炉体自然降温，然后将加热炉推回，使加热炉的恒温区对应砷单质所在位置，加热炉的降温区对应单晶Si衬底所在位置，控制砷单质的温度为613~615℃，单晶Si衬底的温度为350~360℃，使砷单质完全挥发，然后使单晶Si衬底升温至370~380℃，生长缓冲层，生长时间为10~20 min；

（5）然后将炉体升温后推至生长位置，使加热炉的恒温区对应砷化铟源所在位置，加热炉的降温区对应单晶Si衬底所在位置，控制砷化铟源的温度为950℃~980℃，单晶Si衬底的温度为400~450℃，在Si衬底表面生长砷化铟薄膜，时间为2~4 h，然后薄膜随炉冷却至室温，得到砷化铟薄膜材料。

2.根据权利要求1所述砷化铟薄膜材料的制备方法，其特征在于：所述单晶Si衬底的取向为(111)。

3.根据权利要求1所述砷化铟薄膜材料的制备方法，其特征在于：真空腔中的真空度为10^-2~10^-3 Pa。

4.根据权利要求1所述砷化铟薄膜材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中砷化铟源和单晶Si衬底之间的距离为50~55cm。

5.权利要求1~4任意一项所述砷化铟薄膜材料的制备方法所用装置，其特征在于：包括源装管（1）、内生长管（2）、石英舟（3）、真空腔（5）、加热炉（6），源装管（1）位于内生长管（2）的内部，石英舟（3）套在内生长管（2）的管口上，内生长管（2）位于真空腔（5）内，加热炉（6）套在真空腔（5）外面，可以来回移动，加热炉（6）包括高温区和降温区；加热炉（6）的长度大于内生长管（2）的长度。

6.根据权利要求5所述砷化铟薄膜材料的制备方法所用装置，其特征在于：源装管（1）长度50~60 mm、外径7~8 mm、壁厚1~1.5 mm；内生长管（2）长度50~55 cm、外径28~30 mm、壁厚2~3 mm；石英舟（3）高度20~30 mm、内径29~31 mm、壁厚1~2 mm；真空腔（5）长度1100~1200cm、外径80~82 mm、壁厚2~2.6 mm。

7.根据权利要求5所述砷化铟薄膜材料的制备方法所用装置，其特征在于：所述加热炉（6）的恒温区长度为30~35 cm，降温区长度为30~35 cm。

8.根据权利要求7所述砷化铟薄膜材料的制备方法所用装置，其特征在于：恒温区的加热线圈均匀分布，其匝数为50~57；降温区的加热线圈由密到疏，匝数为27~30。