[发明专利]一种取向纳米晶ZnTe晶体的制备方法

摘要

本发明公开一种取向纳米晶ZnTe晶体的制备方法，即以纯度高于99.999%的金属Zn和Te为原料，在真空中合成ZnTe合金料，合金料经过去离子水清洗，用导电银胶粘结在脉冲激光沉积设备载物台上，作为溅射靶材，在室温下以脉冲激光能量密度为2~5J/cm2溅射ZnTe靶材，靶材与衬底距离设置为5cm，溅射衬底为玻璃、蓝宝石或单晶硅等，将溅射后的薄膜在30~400℃下进行原位退火处理后，即得到取向纳米晶ZnTe晶体。所得的取向纳米晶ZnTe晶体，其晶粒尺寸约为20～60nm，且具有<110>和<111>取向。与传统制备方法相比，该方法可通过溅射后退火温度控制、衬底控制实现纳米晶ZnTe晶体取向生长。

主权项

一种取向纳米晶ZnTe晶体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）、以纯度高于99.999%的金属Zn和Te为原料，按照原子比1:1的比例配料，采用高能行星式球磨设备对原料进行均匀混合，混料时间为4h，将混合后的原料置于真空为10‑3Pa的真空熔炼炉中，熔炼炉加热到1200℃进行熔炼，熔炼完成后再精炼20min后浇铸，即得到ZnTe合金料；（2）、将步骤（1）所得的ZnTe合金料浇铸在内径为20mm的柱状模具中，随炉冷却到室温，形成ZnTe合金棒料；（3）、将步骤（2）所得的ZnTe合金棒料加工成直径20mm，高10mm，形成ZnTe合金靶材；（4）、将步骤（3）所形成的ZnTe合金靶材在去离子水中超声清洗60min，然后用吹风机烘干；（5）、将步骤（4）处理后ZnTe合金靶材用导电银胶粘在脉冲激光沉积设备的靶材载物台上，用吹风机烘干导电银胶后，放置到脉冲激光沉积设备的靶材载物台的基座上；（6）、用5mm×5mm的普通玻璃、蓝宝石或单晶硅作为衬底，将衬底放入丙酮溶液中超声清洗15min，用去离子水冲洗干净后用吹风机吹干；（7）、将步骤（6）处理后衬底用导电银胶粘在脉冲激光沉积设备的衬底载物台上，用吹风机烘干导电银胶后，放置到脉冲激光沉积设备的衬底载物台的基架上；（8）、靶材和衬底放置完成后，调整靶材与衬底距离设置为5cm，控制脉冲激光沉积设备的真空度为10‑3Pa，将靶材和衬底以50~120r/min进行旋转；（9）、溅射态ZnTe薄膜的制备将经过步骤（8）调整的靶材和衬底在脉冲激光沉积设备上控制溅射温度为室温，脉冲激光能量密度为2～5J/cm2，优选2～3 J/cm2，溅射时间为60～120min进行溅射，得到溅射态ZnTe薄膜；所述的脉冲激光沉积设备，包括准分子激光器和真空镀膜系统，调整准分子激光器中激光发射路线，使其通过真空镀膜系统的激光入射窗口，聚焦在靶材位置，溅射过程的具体操作如下：先后启动真空镀膜系统的机械泵、分子泵，真空度达10‑3Pa；再启动靶材和衬底旋转，调整转速；用真空镀膜系统的遮挡板遮住衬底，启动激光发射器，调整脉冲激光能量；溅射靶材表面污染层5min后，移走遮挡板，开始进行溅射，溅射时间为60~120min；溅射后依次关闭激光发射器、靶材和衬底旋转、分子泵、机械泵；打开真空镀膜系统的真空室，取出溅射态ZnTe薄膜；（10）、将通过（9）所得的溅射态ZnTe薄膜在30~400℃下进行原位退火处理，可得到取向纳米晶ZnTe晶体。