[发明专利]溶液制备氧化物界面电子气的方法

摘要

本发明公开了一种溶液制备氧化物界面电子气的方法，用于解决现有方法制备氧化物界面电子气质量差的技术问题。技术方案是首先对单晶衬底进行预处理，再配置氧化物前驱体溶液，进而通过化学旋涂和高真空退火工艺的控制，形成氧化物与钛酸锶衬底的异质结构，并在界面产生二维电子气效应。通过调节薄膜材料结构、结晶度以及薄膜与衬底间界面性质，实现了高电子迁移率的二维电子气的制备。所制备的氧化物界面电子气质量高，其霍尔迁移率在190cm2V‑1s‑1～5113cm2V‑1s‑1范围内。本发明采用溶液旋涂方法制备氧化物界面电子气，具有质量高、耗能低、操作简单的特点。

主权项

1.一种溶液制备氧化物界面电子气的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将大小为3×5～5×5mm的(001)晶面的钛酸锶单晶衬底依次用去离子水、无水乙醇、离子水和无水乙醇超声清洗5～20min，用以NH4·F为缓冲液的HF酸腐蚀，其NH4·F与HF的比为0.5～5:0.8～4，腐蚀时间为35～70s，酸腐蚀后的钛酸锶单晶衬底置于空气氛围的管式炉中950～1000℃煅烧，升温速率2～5℃/min，保温时间1～3小时，得到以TiO2为终止面的钛酸锶单晶衬底；步骤二、称取九水合硝酸铝、草酸铝、高氯酸铝或十六水合硫酸铝的铝酸化合物加入到乙醇、丙酮或N,N‑二甲基甲酰胺溶剂中，在磁力搅拌下搅拌24小时使其充分溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮，铝盐和聚乙烯吡咯烷酮、DMF的用量范围比是铝盐:PVP:DMF的重量比＝0.5～5:0.2～1:2.5～10，在35℃～50℃恒温搅拌下形成Al的前驱体溶液；步骤三、将钛酸锶单晶衬底置于加热台上80～120℃预热5min，再将经过处理的钛酸锶单晶衬底置于匀胶机中，滴加前驱体溶液于钛酸锶单晶衬底上，依次以转速为1000～3000r/min，时间为10～30s进行低速旋涂，以转速为8000～9900r/min，，时间为30～60s进行高速旋涂，获得PVP‑Al/SrTiO3薄膜；步骤四、将步骤三中得到的PVP‑Al/SrTiO3薄膜先置于空气氛围的马弗炉中400～500℃预处理，恒温时间2～5小时，再将经过预处理的PVP‑Al/SrTiO3薄膜置于1×10‑4Pa～1×10‑3Pa的高真空腔中600～900℃高温退火，升温速率控制在1～5℃/min，保温时间5～60min，即得Al2O3/SrTiO3界面二维电子气。