[发明专利]制备磁性半导体外延薄膜的方法及其制品

权利要求书

1.一种制备磁性半导体外延薄膜的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)清洁处理：对InAs半导体衬底进行清洁处理；

(2)将Fe元素注入InAs半导体衬底，得到(In,Fe)As非晶薄膜；

(3)对所述(In,Fe)As非晶薄膜进行脉冲激光退火，制得无掺杂的(In,Fe)As磁性半导体外延薄膜；或者

将Sn或Zn元素注入(In,Fe)As非晶薄膜，然后进行脉冲激光退火，制得Sn/Zn掺杂的(In,Fe)As的磁性半导体外延薄膜。

2.根据权利要求1所述制备磁性半导体外延薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(1)包括以下步骤：

(1.1)将InAs半导体衬底置于双氧水中浸泡5～20分钟后取出在氮气中风干；

(1.2)将风干后的InAs半导体衬底置于丙酮溶液中进行超声清洗去除表面有机污垢；

(1.3)清洗后取出后置于氮气中风干。

3.根据权利要求1所述的制备磁性半导体外延薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下步骤：

(2.1)将风干后的InAs半导体衬底用导电胶带固定在离子注入机靶室腔体中，关闭靶室舱门之后将靶室内气压抽真空至2×10^-6Pa；

(2.2)将注入元素选定为Fe元素，并且将加速电压设定为50～200keV之间，将离子束反复扫描InAs半导体衬底位置使得Fe注入通量介于1×10¹⁴/cm²～5×10¹⁶/cm²之间，得到(In,Fe)As非晶薄膜。

4.根据权利要求1所述的制备磁性半导体外延薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(3)包括以下步骤：

(S1)将(In,Fe)As非晶薄膜继续置于真空靶室中；

(S2)设置脉冲激光器能量密度为0.2J/cm²，触发激光器并进行1个脉冲处理后自然冷却，取出衬底后即得到无掺杂的(In,Fe)As磁性半导体外延薄膜。

5.根据权利要求1所述的制备磁性半导体外延薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(3)包括以下步骤：

(s1)将(In,Fe)As非晶薄膜继续置于真空靶室中；

(s2)将注入元素选定为Sn或者Zn元素，并且将加速电压设定为50至200keV之间，将离子束反复扫描(In,Fe)As非晶薄膜使得Sn或Zn注入通量介于1×10¹⁴/cm²～5×10¹⁶/cm²之间，获得掺杂非晶薄膜半成品；

(s3)将掺杂非晶薄膜半成品置于脉冲激光退火设备的靶室中，设置脉冲激光器能量密度介于0.2～0.6J/cm²区间，触发脉冲激光器并进行1个脉冲处理；

(s4)待自然冷却取出，制得Sn/Zn掺杂的(In,Fe)As磁性半导体外延薄膜。

6.根据权利要求4或5所述的制备磁性半导体外延薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的脉冲激光器的波长为280nm～320nm。

7.根据权利要求4或5所述的制备磁性半导体外延薄膜的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的脉冲激光器单脉冲持续时间为25纳秒～32纳秒。

8.一种采用权利要求1-7中任意一项所述的制备磁性半导体外延薄膜的方法获得的磁性半导体外延薄膜制品。