[发明专利]一种高击穿电压ZnO:X薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高击穿电压ZnO:X薄膜的制备方法，其特征在于：向射频等离子体活化源通入氧气，使射频等离子体活化源产生氧原子，使氧原子与Zn原子结合形成ZnO:X薄膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法采用射频等离子体活化源辅助共沉积方法于基底上沉积ZnO:X薄膜，ZnO:X中X原子占Zn、O和X总原子数的5～20％，其中，所述X金属为Al、Sb、Ag、Cu中的1种或2种，且当X为2种元素的组合时，各组成元素的原子数相同，

具体为：将高纯O₂通入射频等离子体活化源，氧气流量为1.5～2.0SCCM，射频等离子体活化源的工作功率为250～450W；将Zn金属和X金属作为源材料进行共沉积，基底温度为室温～800℃，真空度为(2～3.5)×10^-3Pa，沉积时间为2～120min；

其中，各金属源控制温度如下：Zn源温度为250～600℃，Al源温度为900～1200℃，Cu源温度为1000～1300℃，Sb源温度为400～600℃，Ag源温度为900～1100℃。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述X为Al时，基底温度为200～600℃；X为Sb时，基底温度为室温～400℃；X为Ag时，基底温度为300～700℃；X为Cu时，基底温度为450～800℃。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述基底在进行共沉积前进行亲氧处理，具体为：

当真空室的真空度大于等于8×10^-5Pa时，基底升温至150～600℃，向射频等离子体活化源中通入高纯O₂，开启射频等离子体活化源，调节其功率为300～400W，氧气流量为2～2.5SCCM，调节真空室的真空度为(1.5～4)×10^-3Pa，用射频等离子体活化源产生的O原子轰击基底进行亲氧处理5～15min。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述ZnO:X薄膜的厚度为10～500nm。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述方法于气相沉积装置中进行，包括下述工艺步骤：

步骤1，基底的清洗

利用丙酮和酒精对基底进行超声清洗10～20min，清洗后采用高纯惰性气体吹干，放入样品室，传入真空室；

步骤2，基底的亲氧处理：

当真空室的真空度大于等于8×10^-5Pa时，基底升温至150～600℃，向射频等离子体活化源中通入高纯O₂，开启射频等离子体活化源，调节其功率为300～400W，气流量为2～2.5SCCM，调节真空室的真空度为(1.5～4)×10^-3Pa，用射频等离子体活化源产生的O原子轰击基底进行亲氧处理5～15min；

步骤3，ZnO:X薄膜的制备

沉积条件为：采用纯度为99.999％的源材料共蒸发，控制X原子占Zn、O和X总原子数的5～20％，基底温度调至室温～800℃；同时，向射频等离子体活化源通入流量为1.5～2.0SCCM的高纯O₂，射频等离子体活化源工作功率为250～450W，真空度为(2～3.5)×10^-3Pa；

采用射频等离子体活化源辅助共沉积的方法，其中Zn源温度为250～600℃，Al源温度为900～1200℃，Cu源温度为1000～1300℃，Sb源温度为400～600℃，Ag源温度为900～1100℃；沉积时间为2～120min，以制备厚度为10～500nm的ZnO:X薄膜；

步骤4，关闭射频等离子体活化源和金属蒸发源，随基底温度降低至100℃以下，将薄膜从真空室传至样品室，冷却至室温取出。