[发明专利]一种沿[101]晶向生长的金红石结构钽掺杂氧化锡单晶薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种钽掺杂氧化锡单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将MOCVD反应室抽成高真空状态，真空度4×10^-5Pa～6×10^-4Pa，将R面蓝宝石衬底置于反应室中并加热到生长温度580～700℃；

(2)打开氮气瓶阀门，向反应室通入背景N₂，背景N₂流量为200～800sccm，反应室压强10～100Torr，保持30～35分钟；

(3)打开氧气瓶阀门，氧气流量为30～100sccm，保持8～12分钟；

(4)打开有机金属Sn源瓶阀门，调节载气N₂流量10～40sccm，保持8～12分钟；冷阱温度10～25℃；

(5)打开有机金属Ta源瓶阀门，调节载气N₂流量2～15sccm，保持8～12分钟；有机金属Ta源冷阱温度15-50℃；

(6)将步骤(3)的氧气、步骤(4)的携带有机金属Sn源载气N₂和步骤(4)携带有Ta源的载气N₂同时通入反应室，保持时间为180～300分钟，在R面蓝宝石衬底上外延生长钽掺杂氧化锡单晶薄膜；

(7)反应结束，关闭有机金属Sn源瓶，Ta源瓶和氧气瓶阀门，用氮气冲洗管道20-30分钟。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述钽掺杂氧化锡单晶薄膜的外延生长速率为0.5～3.5nm/min。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钽掺杂氧化锡单晶薄膜的Ta掺杂比为1～10％atm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钽掺杂氧化锡单晶薄膜的厚度为450～500nm。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钽掺杂氧化锡单晶薄膜为沿[101]晶面单一取向的单晶薄膜。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机金属Sn源是99.9999％的高纯四乙基锡(Sn(C₂H₅)₄)，所述有机金属Ta源是99.9999％的高纯乙醇钽(Ta(C₂H₅O)₅)，所述氧气是99.999％的高纯氧气，所述载气N₂是由99.999％的高纯氮气经纯化器纯化为99.9999999％的超高纯氮气。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述R面蓝宝石衬底的生长面是晶面，该晶面经过双面抛光处理。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，工艺条件如下：

反应室压强 30Torr，

生长温度 620℃，

背景N₂流量 500sccm，

有机金属Sn源冷阱温度10℃，载气N₂流量15.7sccm，

有机金属Ta源冷阱温度29.5℃，载气N₂流量6.7sccm，

氧气流量50sccm，

氧化锡单晶薄膜的外延生长速率为1.7nm/min，

所制备的钽掺杂氧化锡单晶薄膜的Ta掺杂比为4％atm，

所制备的钽掺杂氧化锡单晶薄膜厚度为470nm。

9.权利要求1-8任一项制备的钽掺杂氧化锡单晶薄膜，霍尔迁移率为35.7～58.1cm²V^-1s^-1，可见光范围的平均相对透过率超过90％，光学带隙为4.1eV。

10.权利要求1-8任一项制备的钽掺杂氧化锡单晶薄膜，用于制备透明半导体器件和紫外光电子器件。