[发明专利]高介电常数镉磷硫晶体的制备方法、应用及电子器件在审

专利信息
申请号: 202310234865.3 申请日: 2023-03-13
公开(公告)号: CN116463719A 公开(公告)日: 2023-07-21
发明(设计)人: 钟绵增;袁乐;徐子杰;李嘉晨;束传存;夏庆林;何军 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: C30B25/00 分类号: C30B25/00;C30B28/14;C30B29/46;C30B23/00;C30B28/12;H01G4/08
代理公司: 长沙知行亦创知识产权代理事务所(普通合伙) 43240 代理人: 李杰
地址: 410000 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 介电常数 镉磷硫 晶体 制备 方法 应用 电子器件
【说明书】:

发明公开了一种高介电常数镉磷硫晶体的制备方法、应用及电子器件。该制备方法包括以下步骤:根据镉磷硫晶体对应化学结构式中各组成元素的摩尔比提供镉单质、磷单质和硫单质;镉磷硫晶体的化学结构式为CdPSsubgt;3/subgt;。采用化学气相输运法直接生长镉磷硫晶体;或采用化学气相沉积法、物理气相沉积法、金属有机源化学气相沉积法直接在绝缘衬底上生长镉磷硫晶体。上述的高介电常数镉磷硫晶体的制备方法中,以镉单质、磷单质和硫单质为原料,不包含其他元素;至少减少高介电常数镉磷硫晶体中其他元素的含量,提高其纯度,同时高介电常数镉磷硫晶体的颗粒较为完整,粒径较大,且具有较高的相对介电常数。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种高介电常数镉磷硫晶体的制备方法、应用及电子器件。

背景技术

镉磷硫晶体(CdPS晶体)为层状晶体结构,金属Cd离子及表面暴露的S原子易于嵌入交换,因而主要应用于低温燃料电池、质子交换领域。传统技术中多采用利用区熔法、水热法生长CdPS晶体,然而上述方法操作较为复杂,成本较高。而且生长的晶体质量较差,晶体粒径较小,不容易得到大块的晶体。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种高介电常数镉磷硫晶体的制备方法、应用及电子器件,以解决传统方法操作较为复杂,成本较高,而且生长的晶体质量较差,晶体粒径较小,不容易得到大块的晶体的技术问题。

为实现上述目的,本发明提供了一种高介电常数镉磷硫晶体的制备方法,包括以下步骤:

根据高介电常数镉磷硫晶体对应化学结构式中各组成元素的摩尔比提供镉单质、磷单质和硫单质。高介电常数镉磷硫晶体的化学结构式为CdPS3

采用化学气相输运法直接生长高介电常数镉磷硫晶体。或采用化学气相沉积法、物理气相沉积法、金属有机源化学气相沉积法直接在绝缘衬底上生长高介电常数镉磷硫晶体。

根据本申请的实施方式,采用化学气相输运法直接生长高介电常数镉磷硫晶体的步骤包括:

镉单质、磷单质、硫单质和输送介质混合密闭在密闭容器中,密闭容器内为真空氛围。

对密闭容器的第一区域和第二区域同时进行加热且均保温1~7天,第一区域的温度为600~650℃,第二区域的温度为550~630℃。第一区域为密闭容器内放置镉单质、磷单质、硫单质和输送介质的区域。第一区域和第二区域的温差为20~70℃。

将密闭容器整体在6h以上的时长内逐渐冷却至200~350℃,再自然冷却。

在密闭容器的温度达到室温时取出内部物质,得到高介电常数镉磷硫晶体。

根据本申请的实施方式,对密闭容器的第一区域和第二区域同时进行加热且均保温72小时,第一区域的温度为630℃,第二区域的温度为600℃。

根据本申请的实施方式,密闭容器经12小时时长冷却使第一区域的温度下降至300℃、第二区域的温度下降至250℃,再自然冷却。

根据本申请的实施方式,对密闭容器的第一区域和第二区域同时进行加热且均保温1~7天的步骤中,

第一区域和第二区域的升温速率分别为10~30℃/min的升温速率升温至对应温度,并进行保温。

根据本申请的实施方式,采用化学气相沉积法直接在绝缘衬底上生长高介电常数镉磷硫晶体的步骤包括:

镉单质、磷单质和硫单质置于管式炉的气流方向的上端。绝缘衬底置于管式炉的气流方向的下端。

在保护气体的氛围下,将管式炉升温至550~650℃,并保持一定时间进行化学气相沉积法,得到高介电常数镉磷硫晶体。

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