[发明专利]一种制备大面积β相硒化铟单晶薄膜的方法

权利要求书

1.一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)：对晶面取向为(111)的硅衬底进行化学清洗及化学腐蚀处理，得到表面洁净的氢钝化硅衬底；

2)：将步骤1)制得的硅衬底传入分子束外延真空系统内并加热至180℃除气至系统真空度优于5×10^-10mbar；

3)：待步骤2)完成后调节衬底至生长温度范围，同时打开In束流源与Se束流源开始生长合成In₂Se₃多晶薄膜；

4)：待步骤3)多晶薄膜生长完成后立即将衬底温度升至300～350℃进行后续退火，退火时间为5分钟；

5)：退火完成后立即停止加热，自然冷却至室温，即可制得高质量β相In₂Se₃单晶薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤1)中化学超声清洗所用清洗剂依次为丙酮、酒精以及超纯水，清洗过程重复3～5次。

3.根据权利要求1所述的一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤1)中用浓度为49％的氢氟酸溶液腐蚀硅衬底1～3分钟，然后用去离子水将表面残留试剂冲洗干净并用高纯氮气吹干。

4.根据权利要求1所述的一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤3)中铟束流等效压强为：5×10^-8～1×10^-7mbar，相应地，硒束流等效压强为：1×10^-6～2×10^-6mbar，且保持生长过程中的硒与铟束流的等效压强比Se：In≥20。

5.根据权利要求1所述的一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤3)所述Se束流源采用高温裂解源，裂解温度大于450℃。

6.根据权利要求1所述的一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤3)所述In₂Se₃多晶薄膜生长温度范围为：160℃～180℃。

7.根据权利要求1所述的一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤4)具体操作方法为：In₂Se₃多晶薄膜在铟束流等效压强为5×10^-8～1×10^-7mbar，且保持生长过程中的硒与铟束流的等效压强比Se：In≥20的条件下生长30～60分钟范围内任意时间长度之后关闭硒与铟束流挡板，即时将衬底温度升高至300～350℃范围内某个合适的温度值，进行5分钟后续退火。

8.根据权利要求1所述的一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤4)In₂Se₃多晶薄膜生长结束后衬底升温至300～350℃退火温度区间的升温速率为30℃/秒。

9.根据权利要求1所述的一种制备大面积β相In₂Se₃单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤5)具体操作方法为：薄膜退火完成后立即停止加热并自然冷却至室温。