制备Mn掺杂InP：Zn基稀磁半导体的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102108483A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102108483A(43)申请公布日2011.06.29(21)申请号201110057072.6(22)申请日2011.03.10(71)申请人中国科学院半导体研究所地址100083北京市海淀区清华东路甲35号(72)发明人杨冠东朱峰李京波(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人汤保平(51)Int.Cl.C23C14/16(2006.01)C23C14/58(2006.01)H01F1/40(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称制备Mn掺杂InP：Zn基稀磁半导体的方法(57)摘要一种制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，采用真空镀膜后热扩散工艺，具体包括以下步骤：步骤1：将一衬底在煮沸的浓盐酸中进行化学腐蚀清洗，然后用去离子水反复冲洗5遍；步骤2：将衬底用氮气吹干，然后迅速置于真空镀膜机，并使之处于真空环境；步骤3：使用真空镀膜机在衬底上蒸镀Mn薄膜；步骤4：将附有Mn薄膜的衬底置入高温真空管式炉，在真空环境中进行高温扩散；步骤5：使用稀盐酸腐蚀清洗衬底表面残余的Mn原子和其他杂质原子，完成器件的制作。CN102843ACCNN110210848302108486A权利要求书1/1页1.一种制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，采用真空镀膜后热扩散工艺，具体包括以下步骤：步骤1：将一衬底在煮沸的浓盐酸中进行化学腐蚀清洗，然后用去离子水反复冲洗5遍；步骤2：将衬底用氮气吹干，然后迅速置于真空镀膜机，并使之处于真空环境；步骤3：使用真空镀膜机在衬底上蒸镀Mn薄膜；步骤4：将附有Mn薄膜的衬底置入高温真空管式炉，在真空环境中进行高温扩散；步骤5：使用稀盐酸腐蚀清洗衬底表面残余的Mn原子和其他杂质原子，完成器件的制作。2.根据权利要求1所述的制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，其中所述衬底采用由提拉法制得的InP:Zn单晶。3.根据权利要求1所述的制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，其中所述进行化学腐蚀清洗时，采用的浓盐酸浓度为34-38％，腐蚀清洗时间为25-35s。4.根据权利要求1所述的制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，其中所述使用真空镀膜机在衬底上蒸镀Mn薄膜时，真空镀膜机的内部压强为2.8-3.2×10-3Pa。5.根据权利要求4所述的制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，其中所述Mn薄膜的厚度为0.5μm-1.5μm。6.根据权利要求1所述的制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，其中所述高温真空管式炉的内部压强为1-5Pa。7.根据权利要求1所述的制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，其中所述高温扩散时，扩散温度为600-700℃。8.根据权利要求7所述的制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，其中所述高温扩散时，扩散时间为2小时。9.根据权利要求1所述的制备InMnP:Zn稀磁半导体的方法，其中所述用于清洗表面残余Mn原子和其他杂质原子的稀盐酸，其盐酸的浓度为8-10％。2CCNN110210848302108486A说明书1/3页制备Mn掺杂InP：Zn基稀磁半导体的方法技术领域[0001]本发明涉及InP基稀磁半导体材料技术领域，尤其涉及一种采用真空镀膜后热扩散制备InP基稀磁半导体材料的方法。背景技术[0002]稀磁半导体作为当前自旋电子学领域研究的热点，可以有效地将材料的半导体特性和磁特性结合起来加以综合应用。自旋电子器件具有非易失性，信息处理速度快、功率损耗低以及集成度高等优点，如若能实现对其电子自旋度的优良控制，则将大大推动电子学和信息科学领域的发展。稀磁半导体(DilutedMagneticSemiconductor)是指在非磁性II-VI族，IV-VI族，II-V族，III-V族化合物中掺入3d过渡族金属或稀土金属离子而形成的新型半导体材料，具体很多独特的磁光、磁电和磁光电性质，因而广受关注。[0003]InP具有优异的光学性质，一直以来都是光学和高速电子器件的热点研究材料。近年来人们希望通过对InMnP稀磁半导体的研究，对其自旋性质也加以利用。理论预测InMnP的居里温度在70K左右，但是最近Yoon等人通过Mn，Zn共掺，成功获得了居里温度约360K的InMnP:Zn样品，为该材料的实际应用提供了可能。[0004]目前，InMnP材料主要通过MBE分子束外延生长或离子注入技术制备获得，这些方法不仅设备成本以及材料生长成本高昂，而且工艺程序复杂，难以操作。因此研究低成本，易操作的InMnP材料生长方法对该材料未来的实际应用具有重要的价值。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种工艺简单，成本较低，易于实现工业化生产的InMnP:Zn