专利名称：用热氧化氮化锌制备受主型氧化锌薄膜材料的方法
技术领域：
本发明属于半导体材料技术领域，涉及制备氧化锌紫外发光管、激光二极管、紫外探测器用热氧化氮化锌制备受主(p-型)型氧化锌薄膜光电子材料的方法。
背景技术：
氧化锌材料是一种宽直接带隙半导体材料(3.3eV)，由于其激子束缚能(60meV)远大于室温热能(26meV)，能够在室温下实现高效的与激子相关的紫外受激发射。因而是制备紫外发光管和激光二极管的重要材料，然而由于宽带隙半导体材料存在自补偿效应使掺入的氮受主杂质在氧化锌中存在相互排斥作用无法实现有效掺杂的困难，难于获得p-型氧化锌材料，因而迫切需要发明一种获得p-型氧化锌薄膜材料的有效方法。
发明内容
本发明的目的是解决由于宽带隙半导体材料存在自补偿效应，使掺入的氮受主杂质在氧化锌中存在相互排斥作用，无法实现有效掺杂的困难，难于获得p-型氧化锌材料的问题，将提供一种用热氧化氮化锌制备p-型氧化锌薄膜材料的方法。
本发明首先是将生长在Si衬底片或石英基片上具有立方反锰铁矿结构的氮化锌单晶薄膜放入管式高温扩散炉的恒温区，选择管式高温扩散炉的炉温范围为500-800℃，通入高纯氧气，根据氮化锌单晶薄膜的厚度确定氧化时间，氧化时间的选择范围为1-2小时，氧化后既制备出受主(p-型)型氧化锌薄膜光电子材料。
本发明的优点利用热氧化氮化锌薄膜制备p-型氧化锌薄膜材料，由于在高温条件下氧易于替代立方反铁锰矿结构氮化锌中的氮，并形成六方结构p-型氧化锌，可实现氮的替位掺杂形成p-型氧化锌，克服了在氧化锌中掺氮使受主氮杂质间相互排斥无法实现有效替位掺杂及氮受主杂质在氧化锌中形成的各种复合体限制和影响替位掺杂效率的困难。为此我们利用等离子体增强化学气相沉积技术和金属有机化学气相沉积技术制备了高质量氮化锌薄膜，并通过热氧化氮化锌薄膜制备出受主浓度为6×1016-4×1018.cm-3的具有六方结构的p-型氧化锌薄膜材料。热氧化高质量氮化锌单晶薄膜材料方法简单，实验条件可控，可实现对p-型氧化锌电学性质和载流子浓度的控制，以满足制备氧化锌P-N结材料和光电子器件等方面的需要。
具体实施例方式本发明利用等离子体增强化学气相沉积技术和金属有机化学气相沉积技术制备了高质量氮化锌薄膜。
本发明的实施例1热氧化高质量氮化锌单晶薄膜制备p-型氧化锌材料高温扩散炉温选择为500℃；将生长在石英基片和硅基片上施主型载流子浓度为7×1018-9×1018.cm-3、电阻率范围为7-8×10-3Ω.cm的高质量氮化锌单晶薄膜放入高温扩散炉中，控温精度为±1℃。通入高纯氧气，氧化时间为1小时，则得到受主浓度范围为3-5×1017.cm-3的具有六方结构的p-氧化锌材料。
本发明的实施例2热氧化高质量氮化锌单晶薄膜制备p-型氧化锌材料将生长在石英基片和硅基片上施主型载流子浓度为7×1018-9×1018.cm-3、电阻率范围为7-8×10-3Ω.cm的高质量氮化锌单晶薄膜放入高温扩散炉中，炉温选择为700℃；控温精度为±1℃。通入高纯氧气，氧化时间为1.5小时，则得到受主浓度范围为4-8×1017.cm3的具有六方结构的p-氧化锌材料。
本发明的实施例3热氧化高质量氮化锌单晶薄膜制备p-型氧化锌材料将生长在石英基片和硅基片上施主型载流子浓度为7×1018-9×1018.cm-3、电阻率范围为7-8×10-3Ω.cm的高质量氮化锌单晶薄膜放入高温扩散炉中，炉温选择为800℃；控温精度为±1℃。通入高纯氧气，氧化时间为2小时，则得到受主浓度范围为3-5×1018.cm-3的具有六方结构的p-氧化锌材料。
权利要求
1.用热氧化氮化锌制备受主型氧化锌薄膜材料的方法，其特征在于首先将生长在Si衬底片或石英基片上的具有立方反锰铁矿结构的氮化锌单晶薄膜放入管式高温扩散炉的恒温区，选择管式高温扩散炉的炉温范围为500-800℃，通入高纯氧气，根据所需要的薄膜厚度确定氧化时间，氧化时间的选择范围为1-2小时，氧化后既获得受主型氧化锌薄膜材料。
全文摘要
本发明涉及用热氧化氮化锌制备受主型氧化锌薄膜材料的方法。在不同衬底上通过高温热氧化氮化锌单晶薄膜获得p－型氧化锌材料，通过控制氧化温度与热氧化时间来控制p－型氧化锌材料的受主杂质浓度。利用高温条件下氧易于替代立方反铁锰矿结构氮化锌中的氮，并形成六方结构p－型氧化锌，可实现氮的替位掺杂形成p－型氧化锌，并通过热氧化氮化锌薄膜制备出受主浓度为6×10
文档编号H01L21/02GK1400633SQ02141979
公开日2003年3月5日 申请日期2002年8月29日 优先权日2002年8月29日
发明者刘益春, 李炳生, 马剑钢, 吕有明, 申德振 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所