[发明专利]一种多晶氮化铟的制备方法

说明书

本发明公开了一种多晶氮化铟的制备方法，包括：非晶衬底表面清洗；将清洗干净的非晶衬底放入等离子体原子层沉积系统中；在真空条件下，含铟化合物和氮等离子在等离子体原子层沉积系统中进行反应，在非晶衬底表面制备多晶氮化铟。其在密闭的等离子体原子层沉积系统中，通过调节等离子体功率、反应温度、反应时间等参数制备氮化铟薄膜，制备的过程中，反应所需要的温度较低，原料来源广泛，操作简单。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种在非晶衬底上制备多晶半导体薄膜的方法。

背景技术

氮化铟（InN）是一种非常重要的半导体材料，在III族氮化物中它具有最小的电子有效质量、最高的载流子迁移率和饱和漂移速率，因此有着非常广泛的应用前景。但由于氮化铟热稳定性较差，易分解成氮气和金属铟，所以通常制备氮化铟的条件较为苛刻。

一般来说，晶体的生长具有择优取向。目前，大多数的氮化铟晶体薄膜制备都直接选用在单晶衬底上进行制备，例如使用单晶氧化锌衬底。但这种制备方法成本昂贵，对衬底要求较高，如何在低成本的非晶衬底上制备出晶体一直是学术界和产业界极为关注的问题。

氮化铟晶体最常见的制备方法有分子束外延法（MBE）、金属有机物化学气相沉积（MOCVD）以及物理气相沉积（PVD）。这些制备方法所需制备温度较高，生长条件较苛刻。而对于玻璃或者柔性的有机衬底，以上方法是不适用的。特别是柔性衬底，其所能承受的温度一般不超过400℃，远远低于这些制备方法所需要的温度。所以，寻找一种能够在非晶衬底上低温生长氮化铟晶体的方法是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多晶氮化铟的制备方法，有效解决现有技术中在非晶衬底表面低温制备多晶氮化铟薄膜的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种多晶氮化铟的制备方法，包括：

非晶衬底表面清洗；

将清洗干净的非晶衬底放入等离子体原子层沉积系统中；

在真空条件下，含铟化合物和氮等离子在等离子体原子层沉积系统中进行反应，在非晶衬底表面制备多晶氮化铟。

在本技术方案中，原子层沉积是在一个加热的反应器中的衬底上方交替引入气相前驱体，通过交替的表面饱和反应生长超薄薄膜。相比传统的制备方法，例如金属有机物化学气相沉积（MOCVD）等淀积工艺，原子层沉积具有先天的优势，它充分利用表面饱和反应，具备厚度控制和高度的稳定性能，对温度和反应物通量的变化不太敏感。这样得到的薄膜既纯度高且密度高，既平整又具有高度的保型性。传统工艺需要高温制备的工艺，使用原子层沉积，即可在400℃以下很好地完成。通过这种方法制备出的薄膜质量高，缺陷密度小，能够很好地适用于半导体产业。

进一步优选地，所述非晶衬底为玻璃。

进一步优选地，所述非晶衬底为聚酰亚胺。

进一步优选地，所述氮等离子的射频功率为100~300W。

进一步优选地，在等离子体原子层沉积系统中，含铟化合物和氮等离子合成反应的温度为100~400℃。

进一步优选地，在等离子体原子层沉积系统中，含铟化合物和氮等离子合成反应的循环次数为1000周期以上。

本发明提供的多晶氮化铟的制备方法，在密闭的等离子体原子层沉积系统中，通过调节等离子体功率、反应温度、反应时间等参数制备氮化铟薄膜。制备的过程中，反应所需要的温度较低，原料来源广泛，操作简单，可根据所需要薄膜的厚度来调整反应周期，制备出的超薄多晶氮化铟薄膜，易于实现产业化，可广泛应用于TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）等产业。

附图说明