[发明专利]一种锡终端金刚石及其制备方法和场效应晶体管

说明书

本发明提供一种锡终端金刚石及其制备方法和场效应晶体管，包括以下步骤：S1，在氢终端金刚石表面上沉积SnO₂或SnO薄膜；S2，将沉积SnO₂或SnO薄膜后的氢终端金刚石置入氢等离子体环境中进行氢化处理，得到锡终端金刚石前驱体；S3，利用酸洗去除锡终端金刚石前驱体表面的SnO₂或SnO薄膜，获得锡终端金刚石。本发明方法，首先在氢终端金刚石表面沉积SnO₂或SnO薄膜，然后利用氢等离子体形成的强还原和热环境，对SnO₂或SnO薄膜进行处理，氢终端金刚石表面的碳氢键会转化成碳锡键，从而将氢终端金刚石转化为锡终端金刚石。

技术领域

本发明属于半导体表面处理技术领域，具体涉及一种锡终端金刚石及其制备方法和场效应晶体管。

背景技术

金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料，其表面经过处理后能形成不同的终端，例如氧终端、氢终端、氟终端等。不同的终端表面具有不同的导电性。氢终端金刚石会在其表面以下10纳米左右形成二维空穴气，其空穴浓度在10⁸-10¹⁵cm^-2左右，迁移率可达50-3000cm²/vs，被认为是最具应用潜力的金刚石材料；然而氢终端金刚石也存在不稳定、电气性能受环境影响大等缺点。氧终端金刚石是一种绝缘表面，易于形成，常用作氢终端金刚石器件的电气隔离。氟终端金刚石具有强的疏水特性和较低的摩擦系数，主要应用于涂层材料。

因此，需要研发即具有良好导电性又具有很好的稳定性的金刚石。

发明内容

本发明的目的是提供一种锡终端金刚石及其制备方法和场效应晶体管，利用氢终端金刚石制备锡终端金刚石，以解决目前氢终端金刚石高温不稳定的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种锡终端金刚石的制备方法，包括以下步骤：

S1，在氢终端金刚石表面上沉积SnO₂或SnO薄膜；

S2，将沉积SnO₂或SnO薄膜后的氢终端金刚石置入氢等离子体环境中进行氢化处理，得到锡终端金刚石前驱体；

S3，利用酸洗去除锡终端金刚石前驱体表面的SnO₂或SnO薄膜，获得锡终端金刚石。

优选的，S1中，所述氢终端金刚石采用如下方法制备得到：使用氢等离子体对金刚石衬底表面进行氢化处理，形成氢终端金刚石。

进一步的，所述金刚石衬底是本征金刚石或掺杂金刚石。

优选的，S1中，SnO₂或SnO薄膜的厚度大于等于10 n且小于等于50 nm。

优选的，S1中，在氢终端金刚石表面上沉积SnO₂或SnO薄膜采用的沉积方法为电子束蒸发、热蒸发、磁控溅射或原子层沉积。

优选的，S2中，氢化处理温度在700-1100 ℃之间。

优选的，S2中，所述氢等离子体的产生方法为微波等离子体、高压脉冲等离子体或辉光放电等离子体。

优选的，S3中，酸洗采用的酸为硫酸、盐酸或氢氟酸。

采用所述的制备方法得到的锡终端金刚石。

一种场效应晶体管，其包含所述的锡终端金刚石。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：