[发明专利]一种高性能混相ZnMgO薄膜的制备方法及ZnMgO薄膜

说明书

本发明提供的高性能混相ZnMgO薄膜的制备方法，将衬底放入生长腔内，以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，以高纯氧气为氧源，于高温条件下生长ZnMgO薄膜，通过生长温度、锌源、镁源和氧气流量的精确控制，实现了高质量ZnMgO薄膜的生长，为制备相应的高性能紫外光电器件打下了良好的材料基础。

技术领域

本发明涉及半导体材料生产技术领域，特别涉及一种高性能混相ZnMgO薄膜的制备方法及ZnMgO薄膜。

背景技术

ZnMgO薄膜材料带隙可调范围较宽(3.37-7.8eV)，在原理上可以应用于370-160nm范围内的紫外光电器件等领域。而且ZnMgO材料具有抗辐射能力强、原材料资源丰富、外延生长温度低等一系列优点，被相关研究人员所深入研究并寄予厚望。ZnMgO材料具有两种稳定结构，一种是六角纤锌矿结构，另一种是立方闪锌矿结构，这两种结构的ZnMgO材料各有优劣，例如，六角相的ZnMgO响应度高，但是暗电流也大；立方相的ZnMgO暗电流低，但响应度也不高。研究发现，混相(六角相和立方相混合)ZnMgO材料同时能满足高响应度和低暗电流，从而实现相应高性能紫外光电探测器件的研制。

目前来说，制备ZnMgO薄膜的手段主要有PLD(脉冲激光沉积)技术、磁控溅射、MBE(分子束外延)、MOCVD(金属有机物化学气相沉积)等方法。由于ZnMgO薄膜材料存在严重的分相问题，随着Mg组分的增加，相应的ZnMgO薄膜在制备过程中逐渐由六角结构向立方结构过渡，如何保证薄膜具有一定的结晶质量，同时实现薄膜性能的提升，这时候合适的衬底就显得尤为重要。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种MgZnO薄膜结晶质量高且材料电学性质易调控的高性能混相ZnMgO薄膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种高性能混相ZnMgO薄膜的制备方法，包括下述步骤：

将衬底放入生长腔内，以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，以高纯氧气为氧源，于高温条件下生长ZnMgO薄膜。

在一些较佳的实施例中，所述衬底为蓝宝石衬底。

在一些较佳的实施例中，所述有机锌化合物为二乙基锌和/或二甲基锌，有机镁化合物为对甲基二茂镁。

在一些较佳的实施例中，所述有机锌化合物以高纯氮气为载气，所述载气流速为5-20sccm；所述有机镁化合物以高纯氮气为载气，所述载气流速为10-40sccm；所述。

在一些较佳的实施例中，所述高温条件为500-800℃。

在一些较佳的实施例中，所述生长的时间为1h-3h；所述生长的真空度为2x10²-1x10⁴Pa。

在一些较佳的实施例中，将所述衬底放入腔体中之前还包括对所述衬底进行清洗的步骤。

在一些较佳的实施例中，将所述衬底放入腔体中之后对所述衬底高温处理之前，还包括对生长腔抽真空处理的步骤。

在一些较佳的实施例中，利用金属有机物化学气相沉积设备生长ZnMgO薄膜，生长结束后，降低所述衬底温度到室温，得到ZnMgO薄膜；所述降温的速率为0.2-0.8℃/s。

另外，本发明还提供了一种高性能混相ZnMgO薄膜，由所述的ZnMgO薄膜制备方法制备得到。

本发明采用上述技术方案的优点是：