[发明专利]一种制备Cu掺杂稀磁半导体薄膜的方法

说明书

本发明公开一种制备Cu掺杂稀磁半导体薄膜的方法，包括以下步骤：S1、清洗衬底，去除衬底表面油污和杂质；S2、采用离子束沉积设备与磁控溅射设备，衬底置于离子束沉积设备的真空腔室内，通过离子束在衬底表面沉积Cu层；S3、沉积有Cu层的衬底转入磁控溅射设备的真空腔室内，采用Al靶为溅射靶材，工作气体Ar，反应气体N₂，在Cu层表面溅镀AlN层，得到复合薄膜；S4、加热磁控溅射设备放置衬底的样品台至500℃，对步骤S3得到的复合薄膜退火处理，最终得到Cu掺杂稀磁半导体薄膜；本方法工艺简单，可控性、操作性强；利用样品台加热系统对样品进行加热，达到对掺杂Cu进行在薄膜中进行再均匀化分布的作用，同时可以提高整个薄膜的结晶质量。

技术领域

本发明涉及功能薄膜技术领域，具体是一种制备Cu掺杂稀磁半导体薄膜的方法。

背景技术

稀磁半导体（Diluted magnetic semiconductors, DMS）是指非磁性半导体中的部分原子被过渡金属元素（transition metals, TM）取代后形成的磁性半导体。因为一般掺入的杂质浓度不高，磁性比较弱，因而叫做稀磁半导体，或者半磁半导体。因兼具有半导体和磁性的性质，即在一种材料中同时应用电子电荷和自旋两种自由度，因而引起科研工作者的广泛关注，目前尚处于研究阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备Cu掺杂稀磁半导体薄膜的方法，该方法能够得到符合要求的稀磁半导体薄膜，工艺简单、易于控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种制备Cu掺杂稀磁半导体薄膜的方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底，去除衬底表面油污和杂质；

S2、采用离子束沉积设备与磁控溅射设备，衬底置于离子束沉积设备的真空腔室内，通过离子束在衬底表面沉积Cu层；

S3、沉积有Cu层的衬底转入磁控溅射设备的真空腔室内，采用Al靶为溅射靶材，工作气体Ar，反应气体N₂，在Cu层表面溅镀AlN层，得到复合薄膜；

S4、加热磁控溅射设备放置衬底的样品台至500℃，对步骤S3得到的复合薄膜退火处理，最终得到Cu掺杂稀磁半导体薄膜。

进一步的，步骤S2的Cu层厚度为10nm。

进一步的，步骤S3磁控溅射时，Al靶同时采用直流电源与射频电源，Al靶直流功率80W、射频功率70W，工作气压0.6Pa,Ar流量15sccm，N₂流量8sccm，溅射时间30min。

进一步的，步骤S4退火时间2小时。

本发明的有益效果是，离子束沉积设备进行掺杂层Cu的制备，工艺简单，所得薄膜致密度高；磁控溅射镀制AlN薄膜，直流与射频电源配合，所得AlN致密，质量高，且工艺非常简单，可控性、操作性强；利用样品台加热系统对样品进行加热，达到对掺杂Cu进行在薄膜中进行再均匀化分布的作用，同时可以提高整个薄膜的结晶质量。

具体实施方式

本发明提供一种制备Cu掺杂稀磁半导体薄膜的方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底，去除衬底表面油污和杂质；衬底可采用普通的玻璃衬底；

S2、采用离子束沉积设备与磁控溅射设备，衬底置于离子束沉积设备的真空腔室内，通过离子束在衬底表面沉积厚度为10nm的Cu层；