[发明专利]一种基于镧系锰氧化物及单晶硅的场效应管结构薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于镧系锰氧化物及单晶硅的场效应管结构薄膜及其制备方法，其包括单晶衬底、镧系锰氧化物、三个同类型电极及基于镧系锰氧化物和单晶硅的场效应管结构薄膜的制备方法，所述的制备方法包括镧系锰氧化物材料的制备和场效应管结构三个同类型电极的形成，所述三个同类型电极是金属电极，包括漏极、源极和栅极，形成场效应管结构，使镧系锰氧化物的整流特性的测量方式不同于简单的二极管结构，不仅可以拓展半导体器件领域的研究，可变换不同材料体系，但采用相同的场效应管结构测量方式，使得镧系锰氧化物在外加电场和光照的作用下都可获取别致的性能，而且还实现了场效应管和铁磁材料的结合，使得外加磁场给镧系锰氧化物的整流特性的变化提供可能。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，尤其涉及一种基于镧系锰氧化物及单晶硅的场效应管结构薄膜及其制备方法。

背景技术

半导体器件采用的结构包含二极管、MOSFET、JFET、MODFET、MESFET和隧穿结构等等，然而随着科技的发展，芯片的需求愈来愈大并向小型化方向发展，芯片发展的基础则是以半导体器件及其涉及到的半导体材料为基础。常见的半导体器件涉及到的半导体材料很少涉及到铁磁性材料，铁磁性材料的引入，有利于推动多功能半导体器件的发展。其中铁磁性材料中的镧系锰氧化物材料因其具有庞磁电阻效应、高自旋极化率、金属-绝缘体转变等特性而被广泛研究，不乏有该材料（如La_0.4Ca_0.6MnO₃）与铁电材料（如BiFeO₃等）复合形成自旋电子器件，在电场和磁场的外界条件作用下以二极管的结构方式测量材料的整流特性。然而却缺乏了采用场效应管结构的形式测量镧系锰氧化物材料的整流特性，因此发明一种基于镧系锰氧化物及单晶硅的场效应管结构薄膜可为半导体器件领域研究提供一定的思路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于镧系锰氧化物及单晶硅的场效应管结构薄膜及其制备方法，拓展了对镧系锰氧化物整流特性研究的测量结构方式。

本发明采用的技术方案是：

一种基于镧系锰氧化物及单晶硅的场效应管结构薄膜,包括单晶衬底、镧系锰氧化物材料及三个同类型电极，三个同类型的电极分别为漏极、源极和栅极，所述镧系锰氧化物材料沉积在单晶衬底一面上，所述漏极和源极间隔蒸镀在镧系锰氧化物材料上，所述栅极蒸镀在单晶衬底另一面上，所述的单晶衬底是掺硼单晶硅衬底或掺磷单晶硅衬底，镧系锰氧化物材料为La_1-xA_xMnO₃，其中A代表一价或二价金属元素，如Li、Ca、Sr、Ba等，x的取值在0到1之间，三个同类型电极是金属电极，其中电极的功函数要比镧系锰氧化物的功函数低，如Al电极。

进一步地，所述的镧系锰氧化物及单晶硅的场效应管结构薄膜的制备方法，包括镧系锰氧化物材料的制备和场效应管结构三个同类型电极的形成。

镧系锰氧化物材料的制备方法：

采用镀膜设备---脉冲激光沉积的方式在单晶衬底上沉积10-500nm厚度的镧系锰氧化物薄膜，典型材料La_1-xLi_xMnO₃的沉积条件：La_1-xLi_xMnO₃陶瓷为靶材，激光能量为300mJ，脉冲频率为3Hz，沉积时间为20min，单晶衬底温度为750℃，工作气体为氧气，工作气压为40Pa-50Pa，保温时间为20min和退火温度为750℃。典型材料La_1-xSr_xMnO₃的沉积条件：La_1-xSr_xMnO₃陶瓷为靶材，激光能量为350mJ，脉冲频率为4Hz，沉积时间为20min，单晶衬底温度为750℃，工作气体为氧气，工作气压为40Pa-50Pa，保温时间为20min和退火温度为750℃。

三个同类型电极的制备方法：