一种制备硫系化合物异质结构的装置及其制备方法.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CN105648535A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201610054541.1(22)申请日2016.01.26(71)申请人电子科技大学地址610000四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人李含冬龙城佳任武洋高磊张忠阳李勇姬海宁戴丽萍周志华牛晓滨王志明(51)Int.Cl.C30B29/46(2006.01)C30B23/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种制备硫系化合物异质结构的装置及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种制备硫系化合物异质结构的装置及其制备方法，属于半导体材料技术领域，该装置包括管式炉(5)和石英管(1)，所述的石英管(1)穿过管式炉(5)内部，两端暴露在管式炉(5)外，石英管(1)的两个端口分别为第一管口(8)和第二管口(9)；靠近第一管口(8)处装有冷阱(7)；石英管(1)内设有三个滑槽，分别为第一滑槽(6a)、第二滑槽(6b)和第三滑槽(6c)，每个滑槽内设有两个磁铁滑块。本发明所述的制备硫系化合物异质结构的方法及装置，使不同材料的沉积过程都处于真空环境下，且避免了不同材料之间的交叉污染，操作简单、成本低廉，制备得到的异质结构界面结构完整，结晶质量优良。CN105648535ACN105648535A权利要求书1/3页1.一种制备硫系化合物异质结构的装置，包括管式炉(5)和石英管(1)，其特征在于：所述的石英管(1)穿过管式炉(5)内部，两端暴露在管式炉(5)外，石英管(1)的两个端口分别为第一管口(8)和第二管口(9)；靠近第一管口(8)处装有冷阱(7)；石英管(1)内设有三个滑槽，分别为第一滑槽(6a)、第二滑槽(6b)和第三滑槽(6c)，每个滑槽内设有两个磁铁滑块。2.如权利要求1所述的制备硫系化合物异质结构的装置，其特征在于：所述冷阱(7)宽度在20厘米以上，冷阱(7)采用循环水冷或液氮制冷。3.如权利要求1所述的制备硫系化合物异质结构的装置，其特征在于：所述石英管第一管口(8)连有气体流量控制装置(10)；石英管第二管口(9)连有抽真空装置(11)。4.一种利用如权利要求1-3任一项所述的装置制备硫系化合物异质结构的方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：步骤1.将盛放有两种硫系化合物蒸发源材料的源坩埚分别置于石英管(1)内第一管口(8)和石英管(1)中心区上，将盛放衬底的石英舟放置于靠近第二管口(9)的生长位置处，密封石英管(1)并抽真空；步骤2.设置好冷阱(7)，对第一管口(8)进行冷却；步骤3.从石英管(1)的第一管口(8)通入载气，加热石英管(1)中心区，使中心区温度达到第一种材料的蒸发温度，第二管口(9)前衬底位置温度达到沉积第一种材料所需的温度后，开始生长第一种材料的薄膜或纳米结构；步骤4.第一种材料的沉积生长完成后，停止通入载气及加热，待石英管(1)温度稍微冷却后，利用磁耦合装置将盛放第一种材料的坩埚以及衬底移动至第一管口(8)处；步骤5.高温加热石英管中心区域，并提高载气气流，蒸除石英生长管(1)内壁吸附的残留材料；步骤6.待石英管(1)处理完成并冷却后，停止通入载气及加热，利用磁耦合装置将盛放第二种材料的坩埚以及石英舟分别移动至管中心和第二管口(9)前生长位置；步骤7.从石英管(1)的第一管口(8)通入载气，加热石英管(1)中心区，使中心温度达到第二种材料的蒸发温度，第二管口(9)前放置衬底位置温度达到沉积第二种材料所需温度后，进行第二种材料在第一种材料表面的沉积生长。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3-7多次重复操作能实现多层膜或多周期纳米结构的生长。6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述源坩埚为筒形结构，且开口指向载气气流输运方向，有利于抑制生长过程中源蒸汽的逆扩散，减少对放置在第一管口(8)处其它源的污染。7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述源坩埚和盛放衬底的石英舟放置于每根滑槽内的两个磁性滑块之间，用以实现磁力耦合推动坩埚或衬底。8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，对石英管进行高温去气的中心点温度为800度，载气气流>5升/分钟。9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：硒化铋/碲化锑单晶薄膜单异质结的制备方法的具体步骤如下：步骤1.称量硒化铋和碲化锑粉末分别装入源坩埚；将Si(111)进行清洗，并用氢氟酸腐蚀工艺去除表面氧化层后放于样品托上；从石英管(1)与抽真空装置(11)连接的开口处将2CN105648535A权利要求书2/3页盛放有硒化铋粉末的源坩埚、碲化锑粉末的源坩埚以及放置有Si衬底的样品托分别平放于石英管(1)中的第三滑槽(6c