一种异质结薄膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109338321A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811377800.XC23C18/12(2006.01)(22)申请日2018.11.19C23C28/04(2006.01)H01L43/10(2006.01)(71)申请人西华师范大学H01L43/12(2006.01)地址637002四川省南充市顺庆区师大路1号(72)发明人张敏刘立刚曾体贤陈太红杨辉刘其娅(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人苗艳荣(51)Int.Cl.C23C14/35(2006.01)C23C14/06(2006.01)C23C14/02(2006.01)C23C14/58(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种异质结薄膜的制备方法(57)摘要一种异质结薄膜的制备方法，1)将硝酸镧，硝酸锶和硝酸锰按7:3:10的配比溶解在N，N-二甲基甲酰胺中；2)加入聚乙烯吡咯烷酮并超声形成胶体；3)将胶体在匀胶机设备中均匀涂覆在Si基底上；4)将基底片置于管式炉中，先在70℃下干燥，再经保温、退火，获得LSMO薄膜；5)将薄膜固定在样品架上，在280℃、气压为0.4Pa、溅射功率60W，于高纯Ar气保护中溅射薄膜3-5min；6)将异质结薄膜封存在1.0×10-2Pa的石英管中，在300℃的富Se环境下退火1.5h。本发明方法制备的异质结薄膜制备成本低，对环境污染少，制备工艺简单易实现，适于大批量生产。CN109338321ACN109338321A权利要求书1/1页1.一种异质结薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、无水溶液的制备：将硝酸镧La(NO3)3·6H2O、硝酸锶Sr(NO3)2和硝酸锰Mn(NO3)3·6H2O按镧、锶、锰离子数量比为7:3:10的配比，溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，形成无水溶液；b、胶体的制备：在a步的无水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮K30，并采用磁力搅拌或超声震荡形成胶体；c、胶体旋涂：将b步制得的胶体在匀胶机设备中均匀涂覆在Si基底上；d、干燥及热处理：将c步获得的湿薄膜置于管式炉中，缓慢加热至70℃进行薄膜干燥，再在160-180℃下保温，然后缓慢加热至500-520℃保温，最后在830-850℃退火，获得LSMO薄膜；e、溅射Bi2Se3薄膜：将d步制得的LSMO薄膜固定在溅射设备的样品架上，加热基底至280℃，保持工作气压为0.4Pa，设置溅射功率为60W后，在高纯Ar气保护中溅射薄膜3-5min；f、异质结薄膜热处理：将e步获得的异质结薄膜封存在真空度小于1.0×10-2Pa的石英管中，并置于管式炉中，在300℃的富Se环境下退火1.5h。2.如权利要求1所述的一种异质结薄膜的制备方法，其特征在于，a步的无水溶液的金属离子总浓度为0.1-0.2mol/L。3.如权利要求1所述的一种异质结薄膜的制备方法，其特征在于，b步中的化合物聚乙烯吡咯烷酮K30的加入量为胶体总质量的3％-4％。4.如权利要求1所述的一种异质结薄膜的制备方法，其特征在于，c步中将胶体涂敷在基底上的具体做法为，将基底置于匀胶机上，再将胶体滴在基底上，然后设置匀胶机以500-600转/分的低转速转动10-15秒，再以3500-4000转/分的高转速转动20-40秒。5.如权利要求1所述的一种异质结薄膜的制备方法，其特征在于，d步中的160-180℃下保温的时间不少于10分钟，缓慢加热的速率不高于1-2℃/min，500-520℃保温的时间不少于20min，830-850℃退火的时间为1.5h。2CN109338321A说明书1/5页一种异质结薄膜的制备方法技术领域[0001]本发明属于拓扑绝缘体材料、钙钛矿锰氧化物磁性材料及薄膜的制备领域，具体涉及Bi2Se3/La0.7Sr0.3MnO3异质结薄膜的制备方法。技术背景[0002]Bi2Se3薄膜作为典型的拓扑绝缘体(TI)材料，在电子器件领域运用前景广阔。近几年来，随着器件性能要求的不断提高，器件设计正向尺寸微型化、结构新颖化、空间低维化、能量量子化方向发展。理论表明，将三维(3D)拓扑绝缘体材料的厚度减少，直至成为二维(2D)材料，则其自旋结构和拓扑性质都会因为这个厚度发生巨大改变。因此，制备出Bi2Se3薄膜可能获得除HgTe量子阱之外的2D拓扑绝缘体。同时，薄膜形态的拓扑绝缘体的电子和自旋结构受厚度、表面、界面、铁磁序和超导态等因素影响会出现很多有趣的物理现象，研究薄膜态的拓扑绝缘体对其相关应用都具有很重要的意义。[0003]TI与普通的绝缘体、半导体、超导体以及磁性材料交替生长制备出异质结薄膜以及量子势阱或者量子点阵器件，使得