[发明专利]一种利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法

权利要求书

1.一种利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，包括以下步骤如下：步骤1、清洗衬底；步骤2、制备阵列缓冲层；步骤3、制备半导体薄膜。

2.根据权利要求1所述的利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，其特征在于：步骤2中制备阵列缓冲层是通过激光分子束外延进行，具体包括以下步骤：

步骤21、把半导体靶材安装在激光分子束外延系统的靶托上，然后将洁净的多孔阳极氧化铝模板覆盖到步骤1清洗好的衬底上，随后将其一起固定到生长室样品托上，抽真空至一定真空度后，加热衬底至一定温度，然后通入溅射气体，使得生长室的压力保持在一定压强；

步骤22、在一定功率的脉冲激光条件下沉积一定时间，沉积完成后取出衬底和多孔阳极氧化铝模板，去除覆盖的多孔阳极氧化铝模板，即得到一定厚度的半导体阵列缓冲层。

3.根据权利要求2所述的利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，其特征在于：步骤21中所述的一定温度为20 ℃-800 ℃；

或者/和，步骤21中所述的真空室的压力保持在1*10^-3 Pa-30Pa；

或者/和，步骤21中所述的溅射气体为氧气或者氧气与氩气混合气；

或者/和，步骤21中所述的压强为5*10^-2Pa。

4.根据权利要求2所述的利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，其特征在于：步骤22中所述的模板为多孔阳极氧化铝模板；

或者/和，步骤22中所述的阵列为1-10 nm 厚度的半导体阵列缓冲层；

或者/和，步骤22中所述的时间为95秒以上。

5.根据权利要求1-4中任何一项所述的利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，其特征在于：步骤3中制备半导体薄膜是通过脉冲激光沉积制备，包括以下步骤：

步骤31、将步骤2得到的带有半导体阵列缓冲层的衬底固定到生长室的样品台上，抽真空至一定真空度，然后加热衬底至一定温度，通入溅射气体；调节插板阀使得真空室的压力保持在一定压强；

步骤32、在一定功率的脉冲激光条件下进行沉积一定时间，即可得到一定厚度的高质量的半导体薄膜。

6.根据权利要求5所述的利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，其特征在于：步骤31中所述的温度为20 ℃-800 ℃；

或者/和，步骤31中所述的真空室的压力保持在1*10^-3 Pa-30Pa；

或者/和，步骤31中所述的溅射气体为氧气或者氧气与氩气混合气；

或者/和，步骤31中所述的压强为5*10^-2Pa。

7.根据权利要求5所述的利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，其特征在于：步骤32中所述的在一定功率的脉冲激光条件下进行沉积20 min-360 min；所述功率为300mW。

8.根据权利要求1-7中任何一项所述的利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，其特征在于：

所述步骤1清洗衬底的具体步骤为：取衬底放入烧杯中，依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗5分钟清除衬底上的有机杂质和残留离子，然后用氮气吹干备用；

或者/和，所述衬底的材质为单晶蓝宝石、单晶硅、单晶氧化镓、碳化硅、石英玻璃。

9.根据权利要求1-7中任何一项所述的利用阵列缓冲层制备高质量半导体单晶薄膜的方法，其特征在于：

步骤2制备阵列缓冲层的其方法还包括：磁控溅射沉积、脉冲激光沉积、分子束外延、等离子体增强的化学气相沉积或有机金属化学气相沉积方法；

或者，步骤3制备半导体薄膜的其他方法还包括：磁控溅射沉积、脉冲激光沉积、分子束外延、等离子体增强的化学气相沉积、光辅助或等离子体辅助的有机金属化学气相沉积等方法。

10.一种半导体单晶薄膜，其特征在于：使用权利要求1-9中任何一项所的方法制备，半导体薄膜的透光率高达95%以上，半峰宽低至0.076°；所述半导体为Ga₂O₃、氧化锌、二氧化锡、氧化铪、氧化亚铜、氮化铝、氮化镓、氮化硼或氮化铟。