[发明专利]一种双受主共掺杂生长p-(K-N):ZnO薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种双受主共掺杂生长p-(K-N):ZnO薄膜的方法。目前还没有用射频磁控溅射法生长p-(K-N):ZnO薄膜。本发明方法首先将氧化钾粉末、氧化锌粉末在球磨机中球磨预烧后，加入粘结剂压制成型，经烧结制得掺钾的氧化锌靶材；再将靶材和衬底放入射频磁控溅射装置的真空腔内，抽真空并加热衬底，真空腔内通入氩气和一氧化氮的混合气，调节溅射气压后，开启射频电源，经过预溅射后，再进行薄膜生长，达到所需厚度后，关闭射频电源和氩气以及一氧化氮气，通入氧气进行原位退火。本发明方法掺杂浓度和空穴载流子浓度较高，同时掺杂浓度可控，同时受主能级较浅，制备的p型ZnO薄膜具有良好的电学性能，重复性和稳定性较好。

主权项

一种双受主共掺杂生长p‑(K‑N):ZnO薄膜的方法，其特征在于该方法的具体步骤是：步骤①将分析纯氧化钾粉末和分析纯氧化锌粉末按照质量比0.1～1.0：100在球磨机中球磨混合8～15小时，再在600～1000℃下预烧2～6小时，研磨成粉体后加入粘结剂聚乙稀醇，形成前驱粉；加入的聚乙稀醇质量为分析纯氧化锌质量的2～5﹪；步骤②将前驱粉压制成圆片，在1200～1500℃下烧结1～4小时，得到掺K:ZnO圆片，用作磁控溅射的靶材；步骤③将制得的掺K:ZnO靶材以及表面清洁后的单晶蓝宝石衬底分别放入射频磁控溅射装置的真空腔内，靶材与衬底之间的距离为4～6cm，用挡板将衬底完全挡住，对真空腔内进行抽真空，同时将衬底加热至450～650℃；步骤④当真空腔内的真空度达到10‑3～10‑4Pa时，向真空腔内通入氩气和一氧化氮气的混合气，混合气中一氧化氮气的分压比为10～25%；步骤⑤调节真空腔内的气压至0.8～1.5Pa时，开启磁控溅射装置中的射频电源，调节其功率为80～150W，起辉后保持溅射气压不变，预溅射10～30 min后，移开衬底挡板，进行K‑N共掺的氧化锌薄膜生长；步骤⑥生长的薄膜达到所需厚度后，关闭射频电源，关闭氩气和一氧化氮气开关；通入氧气，流量为5～10 SCCM，然后进行原位退火，退火时间为20～100min，退火温度为400～650℃。