[发明专利]高功函数可调的过渡金属氮化物材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种高功函数可调的过渡金属氮化物材料的制备方法，其特征在于包括步骤：

提供p型半导体材料作为衬底，所述p型半导体材料为Ⅲ族氮化物直接宽带隙半导体材料；

将表面清洁的衬底置入脉冲激光沉积设备的外延室，并对外延室抽真空，使其中的本底真空度达到10^-6Pa；

将衬底温度调节至生长过渡金属氮化物薄膜所需的温度；

向所述外延室内通入N₂气，直至达到所需的气压；

在衬底上进行过渡金属氮化物薄膜的生长，其中采用的生长温度为600-650℃、N₂气压在10Pa以下，所述过渡金属氮化物薄膜的材质包括TiN、ZrN、TaN、CrN或HfN；

关闭N₂气，向所述外延室内通入惰性气体至达到所需的气压；

在过渡金属氮化物薄膜上生长氮化硼薄膜或石墨，其中氮化硼薄膜的生长温度为600-650℃，且氮化硼薄膜或石墨生长时的Ar气压在30Pa以下，所述过渡金属氮化物薄膜的厚度在100nm以下，所述氮化硼薄膜或石墨的厚度在20nm以下；

对所获的包含氮化硼薄膜或石墨和过渡金属氮化物薄膜的复合结构材料进行高温退火，使氮化硼中的硼元素或石墨中的C元素热扩散至过渡金属氮化物中，从而获得高功函数可调的过渡金属氮化物材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：使衬底以5-10℃/min的升温速率升温至600-650℃并保温，保温时间大于0而≦1h，完成对衬底的热处理，之后将衬底温度调节至生长过渡金属氮化物薄膜所需的温度。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在将衬底温度调节至生长过渡金属氮化物薄膜所需的温度后，还利用脉冲激光沉积设备自带的放电装置产生Ar等离子体，且以所述Ar等离子体对衬底表面进行预处理以去除表面的氧化层，之后关闭所述的放电装置及Ar气。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在衬底上生长过渡金属氮化物薄膜之前，先对过渡金属氮化物靶材进行预溅射。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述p型半导体材料包括P-GaN。