[发明专利]具有复合衬底结构的CZT薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有复合衬底结构的CZT薄膜材料，其特征在于：采用基片-复合衬底-半导体的三明治结构的组合形式，所述复合衬底是由氧化锌基薄膜层与金属催化层进行层叠组装结合的结构；采用磁控溅射沉积方法，在基片上生长氧化锌基薄膜层，然后采用真空蒸发或电子束蒸发沉积方法，在氧化锌基薄膜层上生长金属催化层，获得复合衬底结构；然后采用近空间升华方法，在复合衬底结构上继续制备CZT薄膜，从而得到具有复合衬底结构的CZT薄膜。

2.一种权利要求1所述具有复合衬底结构的CZT薄膜材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)复合衬底结构的制备：

复合衬底结构包括两层，分别为氧化锌基薄膜层及金属催化层；

氧化锌基薄膜层采用磁控溅射沉积方法，在洁净干燥的基片上生长厚度为1～500nm的膜层；所用溅射靶材为掺有氧化镓、氧化硼及氧化铝中的任意一种或任意多种的掺杂氧化锌陶瓷靶材，掺杂比例为0.1～20wt.％；以原料所含杂质浓度比例作为材料纯度的计算方法，溅射靶材的材料纯度为99～99.99999wt.％；

金属催化层采用真空蒸发或电子束蒸发沉积方法，在氧化锌基薄膜层上生长厚度为1～50nm的膜层，作为催化层；所用生长原材料为金、铂和钯中的任意一种金属或任意多种金属，按照金属所含杂质浓度比例作为金属纯度的计算方法，原材料金属纯度为99～99.99999wt.％；

(2)CZT薄膜生长过程：

采用近空间升华沉积方法，在所述步骤(1)中制备所得的复合衬底结构上生长碲锌镉膜层；采用多晶CZT材料作为CZT薄膜制备的生长原料，以原料所含杂质浓度比例作为材料纯度的计算方法，多晶CZT材料纯度为99～99.99999wt.％；控制生长环境的真空度为1.0*10^-4～100Pa；控制衬底加热温度为100-800℃，升华源加热温度为100～800℃；控制衬底与升华源之间的距离为1-10mm；控制加热生长时间为10～600mins；控制托盘旋转的速率为不大于10rad/min；在加热时间结束后，待碲锌镉薄膜样品自然冷却至室温，取出碲锌镉薄膜，从而得到具有复合衬底结构的CZT薄膜材料。

3.根据权利要求2所述具有复合衬底结构的CZT薄膜材料的制备方法，在所述步骤(1)中，在所述步骤(1)中，氧化锌基薄膜的厚度为150～250nm。

4.根据权利要求2所述具有复合衬底结构的CZT薄膜材料的制备方法，在所述步骤(1)中，在所述步骤(1)中，金属催化层的厚度为1～20nm。

5.根据权利要求2所述具有复合衬底结构的CZT薄膜材料的制备方法，在所述步骤(1)中，在所述步骤(1)中，基片为Si、GaAs、玻璃中的任意一种无机或半导体材料基片。

6.根据权利要求2所述具有复合衬底结构的CZT薄膜材料的制备方法，在所述步骤(1)中，在所述步骤(1)中，采用电子束热蒸发沉积方法制备金属催化层，电子束电压为不高于9.7keV，功率设定为不低于最高功率的39.6％，生长温度为室温。

7.根据权利要求2所述具有复合衬底结构的CZT薄膜材料的制备方法，在所述步骤(1)中，在所述步骤(2)中，采用近空间升华法，进行碲锌镉薄膜生长的时间为10-120min，在复合衬底结构上生成的产物即为碲锌镉薄膜。

8.根据权利要求2所述具有复合衬底结构的CZT薄膜材料的制备方法，在所述步骤(1)中，在所述步骤(2)中，控制衬底加热温度为400-800℃，升华源加热温度为600～800℃，控制加热时间为60～600mins。