[发明专利]一种Zn原位掺杂的P型六方氮化硼薄膜及其制备方法

摘要

一种Zn原位掺杂的P型六方氮化硼薄膜及其制备方法，属于半导体材料制备和半导体掺杂技术领域。其是将高纯的hBN靶、高纯Zn靶和清洗后的衬底放入磁控溅射生长室内，采用射频磁控双靶共溅射技术，在hBN薄膜生长过程中原位掺入Zn杂质，生长结束后，在N₂气氛下对薄膜进行原位退火，并在N₂气保护下冷却至室温，从而在衬底上得到Zn原位掺杂的P型hBN薄膜。本发明方法简单，成本低廉，安全可靠，无毒无害；可以通过调节Zn靶的靶距和溅射功率来控制掺杂浓度；Zn在hBN薄膜中易于占据B原子的格点位，作为替位式杂质具有较低的形成能和较小的杂质激活能，因而能够获得电阻率较低的Zn掺杂P型hBN薄膜，且性能稳定。

主权项

1.一种Zn原位掺杂的P型六方氮化硼hBN薄膜的制备方法，其步骤如下：(1)将高纯的hBN靶、高纯Zn靶和清洗后的衬底依次放入磁控溅射生长室内，hBN靶材与衬底之间距离为4～6cm，Zn靶与衬底之间的距离为4～6cm；(2)生长室真空度抽至1×10^‑4～5×10^‑4Pa，衬底加热升温至400～500℃；通入高纯Ar气和N₂气，N₂和Ar气的流量比为1：1，总流量为80～120sccm，控制生长室内压强为0.8～1Pa，用挡板遮挡在衬底与靶材之间；(3)hBN靶和Zn靶分别与射频电源连接，首先开启连接hBN靶材的射频电源，调节电压和耦合旋钮使得N₂和Ar气电离产生辉光；然后打开连接Zn靶的射频电源，调节电压和耦合旋钮使得Zn靶表面出现辉光；预溅射20～30min后，打开遮挡衬底的挡板，开始在衬底上沉积Zn掺杂的hBN薄膜，沉积时间为30～180min，在衬底上得到的薄膜厚度为100～300nm；hBN靶材溅射功率为300～400W，Zn靶材溅射功率为100～200W；(4)生长完成后，依次关闭Zn靶和hBN靶材的射频电源，再关闭Ar气和分子泵，然后将衬底升温至700～800℃，在50～100Pa的N₂气保护下原位退火20～30min；最后在N₂气保护下冷却至室温，从而在衬底上得到Zn原位掺杂的P型hBN薄膜。