一种β相氧化镓薄膜及其制备和掺杂方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115928014A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211478522.3C23C14/02(2006.01)(22)申请日2022.11.23C23C14/54(2006.01)B82Y20/00(2011.01)(71)申请人西安邮电大学B82Y30/00(2011.01)地址710121陕西省西安市雁塔区长安南B82Y40/00(2011.01)路563号申请人宝鸡文理学院(72)发明人任卫张博宇王伟杰冯爱玲周倩张亚明李仃李怡(74)专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理有限公司11385专利代理师吕永齐(51)Int.Cl.C23C14/08(2006.01)C23C14/30(2006.01)C23C14/58(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图9页(54)发明名称一种β相氧化镓薄膜及其制备和掺杂方法(57)摘要本发明属于半导体薄膜技术领域，具体涉及一种β相氧化镓薄膜及其制备和掺杂方法。本发明提供的制备方法：采用电子束将氧化镓物料蒸发在衬底表面沉积成膜；将得到的初级β相氧化镓薄膜在空气中进行高温退火处理；或采用电子束分别将氧化镓物料和金属锌颗粒蒸发在衬底表面沉积，将形成的三明治结构多层膜在空气中进行高温退火处理得到锌掺杂的氧化镓薄膜。本发明提供的制备方法采用电子束蒸发在衬底表面镀膜，然后进行高温退火处理，有效改善了电子束蒸发得到的β相Ga2O3薄膜和锌掺杂氧化镓薄膜的结构、形貌、光学和电学性能，薄膜晶界清晰，具有更高择优取向和更大晶粒尺寸，且光致发光强度和光学透射率都有很大提高。CN115928014ACN115928014A权利要求书1/1页1.一种β相氧化镓薄膜的制备方法，其特征性在于，包括以下步骤：采用电子束将氧化镓物料蒸发，在衬底表面沉积成膜，得到初级β相氧化镓薄膜，采用电子束蒸发镀膜时，所述衬底的温度为室温～400℃；将所述初级β相氧化镓薄膜在空气中进行高温退火处理，得到所述β相氧化镓薄膜。2.一种锌掺杂氧化镓薄膜的制备方法，其特征性在于，包括以下步骤：采用电子束分别将氧化镓物料和锌粒蒸发，在衬底表面形成三明治结构多层膜，所述三明治结构多层膜为依次层叠设置的第一氧化镓膜，锌膜和第二氧化镓膜；所述第一氧化镓膜的厚度为100nm，所述第二氧化镓膜的厚度为100nm；采用电子束蒸发镀膜时，所述衬底的温度为室温～400℃；将所述三明治结构多层膜在空气中进行高温退火处理，得到所述锌掺杂氧化镓薄膜。3.根据权利要求2所述的锌掺杂氧化镓薄膜的制备方法，其特征在于，所述锌膜的厚度为10nm、25nm或50nm。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述高温退火处理的温度为900～1000℃，所述高温退火处理的保温时间为0.5～2h，由室温升温至所述高温退火处理温度的升温速率为1～10℃/min。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，采用电子束蒸发镀膜时，所述氧化镓物料在所述衬底表面的沉积速率为6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，采用电子束蒸发镀膜时，电子枪灯丝电流为90～160mA；所述氧化镓物料与所述电子枪灯丝的距离为20～30mm。7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氧化镓物料与所述衬底的距离为75～100mm。8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，进行所述电子束蒸发镀膜之前，对所述衬底进行预处理；所述预处理包括以下步骤：将衬底浸渍于NH3、H2O2和水的混合溶液中进行第一清洗，得到第一处理衬底；将所述第一处理衬底浸渍于HCl、H2O2和水的混合溶液中进行第二清洗，得到第二处理衬底；将所述第二处理衬底浸渍于H2SO4、H2O2和水的混合溶液中进行第三清洗，得到第三处理衬底；将所述第三处理衬底依次浸渍于丙酮、乙醇和水中进行第四、第五和第六清洗。9.权利要求1和权利要求4～8任一项所述的制备方法制备得到的β相氧化镓薄膜，其特征在于，所述β相氧化镓薄膜中根据β相氧化镓的最强峰(111)取向计算得到的平均晶粒尺寸为30nm；所述β相氧化镓薄膜的厚度为10～1000nm。10.权利要求2～8任一项所述的制备方法制备得到的锌掺杂氧化镓薄膜，其特征在于，所述锌掺杂氧化镓薄膜形貌均匀，厚度为10～1000nm。2CN115928014A说明书1/10页一种β相氧化镓薄膜及其制备和掺杂方法技术领域[0001]本发明属于半导体薄膜技术领域，具体涉及一种β相氧化镓薄膜及其制备和掺杂方法。背景技术[0002]作为第三代半导体材料，Ga2O3具有高禁带宽度4.9eV，高耐腐蚀性和高热稳定性，以及从可见光到紫外光波长范围的高光学透过率，因此受到了广泛关注。[0003]Ga2O3薄膜