专利名称：一种p型导电氧化锌薄膜材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料技术领域，特别涉及一种P型导电氧化锌薄膜材料及制备方法。
背景技术：
因具有大的禁带宽度和大的激子束缚能，ZnO能够实现室温下激子复合发光。该方式具有量子效率高和低阈值优点，故ZnO被认为是下一代光电器件的首选材料。由于本征SiO内晶体缺陷以及非故意掺杂，致使本征ZnO呈现为η型导电。目前制约ZnO应用于半导体光电器件的主要原因是不能实现稳定、高载流子浓度的P型导电。目前，实现SiO ρ型导电的方法主要有以下四种方式
第一，ZnO直接掺杂V族元素Ν、Ρ或As，V族元素占据0的位置N。而呈现出受主。N在 SiO中固溶度非常低，主要是因为SiO中N的掺杂会引起材料的马德隆值升高；另外，Zn-N 键能比较弱，容易断裂，N。很容易形成(N2)。，而(N2)。在SiO中是施主，可提供两个电子；再者，P与As在SiO中是深受主，在非常大的掺杂浓度下也难以形成高空穴浓度。第二，ZnO直接掺杂I族元素Li、Na或K，I族元素占据Si的位置而呈现出受主。 Li掺杂SiO中后，Li原子会占据Si的位置Lizn,形成受主；但是，由于Li原子直径非常小， Li原子除了替代Si原子位置外，还会处于间隙位置Lii,间隙原子Li在ZnO中是施主杂质， 可以提供一个电子，根据已报道文献，ZnO直接掺杂Li原子也难以得到高空穴导电的SiO; 而Na、K在SiO中是深受主，同样也难形成高空穴浓度。第三，施主-受主III - V共掺的方法，如Al-N共掺aiO、Ga-N共掺SiO ；由于ZnO 中掺杂ν会引起材料的马德隆值升高，而aio掺杂πι族元素会降低材料的马德隆值，这样利用III族元素注入ZnO中来提高N掺杂浓度，发展了III - V族元素共掺的方法。但是，III族元素在ZnO中是施主杂质，会在P型ZnO中形成补偿，降低载流子浓度和加剧对载流子的散射作用。第四，双受主I - V共掺的方法，如Li-N共掺aiO。该方法综合第一种方法和第二种方法，但实质没有发生变化。综上所述，目前实现ρ型ZnO导电的缺陷在于载流子浓度低、载流子迁移率低； 且，在ZnO中受主杂质不稳定；另，随着时间的推移，ZnO由空穴导电易向电子导电转变。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是提供一种实现稳定且高浓度空穴导电的ρ型导电氧化锌薄膜材料及制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种ρ型导电氧化锌薄膜材料， 包括衬底及生长于衬底上的外延层，所述衬底与外延层之间从上往下依次设有金属镁层、 氧化镁层、生长温度逐渐升高的第一氧化锌层与第二氧化锌层；所述外延层为在氧化锌合金中掺入受主元素B和掺入稳定元素A原子形成的ρ型ΑΖη0:Β层。
优选地，所述衬底材料为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓。优选地，所述金属镁层的厚度为0. 5nm lnm。优选地，所述氧化镁层的厚度为2nm 5nm。优选地，所述第一氧化锌层的厚度为Inm 5nm。优选地，所述第二氧化锌层的厚度为20nm 50nm。优选地，所述ρ型AZnOB层的厚度为500nm 800nm ；其中，A原子为镁或铍原子， 且A原子的含量为0 15% ；B原子为氮、磷或砷。一种ρ型导电氧化锌薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
1)清洗衬底所述衬底在生长之前经过氢氟酸、丙酮、异丙醇、无水酒精、去离子水化学试剂清洗或浓磷酸与浓硫酸的混合液、丙酮、异丙醇、无水酒精、去离子水化学试剂清洗; 然后在真空、氧气、氧等离子体、氮气、氮气等离子体氛围下退火15 30分钟，退火温度为 700 1000°C，使衬底表面原子排布整齐；
2)沉积金属镁层所述金属镁层的通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在衬底表面；所述金属镁层生长腔内的真空度为 10_2 10_8Torr，衬底温度为400 600°C ；且所述金属镁层的厚度为0. 5 Inm ；
3)沉积氧化镁层所述氧化镁层通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在金属镁层上；所述氧化镁层生长腔内的真空度为 10_2 IO-8Torr，衬底温度为400 600°C ；所述氧化镁层的厚度为2 5nm ；
4)沉积第一氧化锌层所述第一氧化锌层通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在氧化镁层上；所述第一氧化锌层生长腔内的真空度为10_2 10_8Torr，衬底温度为400 600°C;所述第一氧化锌层的厚度为Inm 5nm ；
5)升温将所述衬底温度升至700 800°C，升温速率为20 40°C/min，退火时间为 1 5分钟；
6)沉积第二氧化锌层将衬底降温后，所述第二氧化锌层通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在第一氧化锌层上；所述第二氧化锌层生长腔内的真空度为10_2 10_8Torr，衬底温度为500 600°C ；所述第二氧化锌层的厚度为20nm 50nm ；
7)再升温将所述衬底温度再次升至700 800°C，升温速率为20 40°C/min，退火时间为1 5分钟；
8)沉积ρ型AZnO:B层将衬底降温后，所述ρ型ΑΖηΟ:Β层通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在第二氧化锌层上；所述 ρ型ΑΖηΟ:Β层生长腔内的真空度为10_2 KT8Torr，衬底温度为500 650°C ；所述ρ型 AZnO: B层的厚度为500nm 800nm ；
9)退火将所述衬底升温后作退火处理；所述衬底的升温速度为20 40°C/min，温度为 750 900 °C ；
10)降温将所述衬底降低温度至室温，降温速度为20 40°C/min,即得到ρ型导电氧化锌薄膜材料。优选地，步骤1)中所述浓磷酸与浓硫酸混合液中，浓磷酸与浓硫酸的体积比为
53:1。优选地，步骤9)中所述退火的氛围为氧等离子体和氮等离子体，退火时间为30 60分钟。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果
1、本发明P型导电氧化锌薄膜材料及制备方法的优点在于引入A原子形成AZnO合金， 然后掺杂受主元素B来实现ZnO稳定、高载流子浓度的空穴导电。本发明中，引入的A原子会占据Si原子位置，A原子同受主原子B成键以后，由于A-B键能相对于Si-B非常强，A原子能够有效地抓住受主B原子，避免ZnO直接掺杂受主B原子中Si-B键断裂而带来的不稳定；同时，A的引入也提高了受主原子B的掺杂浓度，从而保证了高载流子浓度、稳定的空穴导电。2、本发明ρ型导电氧化锌薄膜材料及制备方法采用在外延层与衬底之间加入金属镁、氧化镁作为应力缓冲层的方式，从而得到高质量的外延薄膜。金属镁具有和氧化锌相同的晶体结构，晶格常数同氧化锌非常接近，晶格失配非常小，所以金属镁层是生长高质量氧化锌薄膜的缓冲层之一，但由于金属镁的饱和蒸汽压比较大，高温下容易二次挥发，所以我们设计在金属镁层上生长一层氧化镁，来抑制金属镁层原子的二次挥发，从而得到高质量外延薄膜。3、本发明ρ型导电氧化锌薄膜材料及制备方法采用两层氧化锌作为成核层和应力释放层；该两层氧化锌生长温度是逐渐升高的，第一层氧化锌是成核层，第二层氧化锌是应力释放层；从而保证后面生长高质量低缺陷密度的外延层。
图1为实施例1的ρ型导电氧化锌薄膜材料的结构图； 图2为实施例2的ρ型导电氧化锌薄膜材料的结构图3为实施例3的ρ型导电氧化锌薄膜材料的结构图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但发明的实施方式不限于此。实施例1
如图1所示，一种P型导电氧化锌薄膜材料，包括衬底1及生长于衬底上的外延层，所述衬底与外延层之间从下往上依次设有金属镁层2、氧化镁层3、生长温度逐渐升高的第一氧化锌层4与第二氧化锌层5 ；所述外延层为在氧化锌合金中掺入受主元素N和掺入Be原子形成的P型BeSiO:N层6。该ρ型ZnO导电薄膜经过XRD测试为单晶状态，其摇摆曲线扫描半高宽FWHM为0.09°。其中，衬底1材料为蓝宝石。金属镁层2的厚度为0.5 nm。氧化镁层的厚度为2 nm。第一氧化锌层4的厚度为1. 5 nm。第二氧化锌层5的厚度为30 nm。 ρ型BeSiO = N层的厚度为800 nm。其中，Be原子的含量为1. 0% ；氮原子含量为0. 08%。在制备过程中，经XPS测试显示外延生长的氧化锌铍合金掺杂氮原子薄膜中，Be 的含量为1. 0%，N原子含量为0. 08%。经过变温Hall测试显示，该薄膜为空穴导电，载流子浓度为:5X1017 cnT3，迁移率为3. 2 cm2/Vs0该ρ型导电氧化锌薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
1)清洗衬底所述衬底在生长之前依次经过丙酮、异丙醇、去离子水化学试剂清洗，然后在真空、氧等离子体氛围下退火15分钟，退火温度为750°C，最终衬底表面原子排布整齐；
2)沉积金属镁层所述金属镁层2通过等离子体辅助分子束外延在衬底表面；所述金属镁层2生长腔内的真空度为8.7Χ10_6Τοπ·，衬底1的温度为400 °C;且所述金属镁层的厚度为0. 5 nm ；
3)沉积氧化镁层所述氧化镁层3通过等离子体辅助分子束外延沉积在金属镁层上； 所述氧化镁层3生长腔内的真空度为8. 7X ΙΟ"6 Torr，衬底1的温度为400 °C;所述氧化镁层3的厚度为2 nm ；
4)沉积第一氧化锌层所述第一氧化锌层4通过等离子体辅助分子束外延沉积在氧化镁层3上；所述第一氧化锌层4真空度为8. 7 X ΙΟ"6 Torr，衬底1温度为400 °C ；第一氧化锌层4的厚度为1. 5 nm ；
5)升温将所述衬底1温度升至750°C，升温速率为40 0C /min，退火时间为1分钟；
6)沉积第二氧化锌层将衬底1降温后，所述第二氧化锌层5通过等离子体辅助分子束外延沉积在第一氧化锌层4上；所述第二氧化锌层5生长腔内的真空度为1. 2X ΙΟ"5 Torr, 衬底温度为500 0C ；所述第二氧化锌层5的厚度为30 nm ；
7)再升温将所述衬底1温度再次升至750°C，升温速率为40 °C/min，退火时间为1 分钟；
8)沉积ρ型BeSiO:N层将衬底1降温后，所述ρ型BeSiO= N层6通过等离子体辅助分子束外延沉积在第二氧化锌层5上；所述ρ型BeSiO = N层6生长腔内的真空度为3. 5X 10_5 iTorr,衬底温度为550 °C ；所述ρ型BeSiO = N层6的厚度为800 nm ；
9)退火将所述衬底1升温后作退火处理；所述衬底1的升温速度为400C /min，温度为750°C ；所述退火的氛围为氧等离子体和氮等离子体，时间为30分钟；
10)降温将所述衬底1降低温度至室温，降温速度为400C /min,即得到ρ型导电氧化锌薄膜材料。综上所述，ρ型导电氧化锌薄膜材料通过等离子体辅助分子束外延方法生长获得。其中，采用纯度99. 99999%的金属锌通过K_cell加热蒸发得到锌源；采用氧气经射频等离子体离化成活性氧得到氧源；采用纯度为99. 99999%的金属镁通过K-cell加热蒸发得到镁源；采用纯度为99. 99%的金属铍通过K-cell加热蒸发得到铍源；采用NO经射频等离子体离化成活性氮得到氮源；衬底为单面抛光的c面蓝宝石。实施例2
如图2所示，一种ρ型导电氧化锌薄膜材料，包括衬底1及生长于衬底上的外延层，所述衬底与外延层之间从下往上依次设有金属镁层2、氧化镁层3、生长温度逐渐升高的第一氧化锌层4与第二氧化锌层5 ；所述外延层为在氧化锌合金中掺入受主元素N和掺入Be原子形成的P型BeSiO:N层6。该ρ型ZnO导电薄膜经过XRD测试为单晶状态，其摇摆曲线扫描半高宽FWHM为0.08°。其中，衬底1材料为蓝宝石。金属镁层2的厚度为0.7 nm。氧化镁层的厚度为2 nm。第一氧化锌层4的厚度为2 nm。第二氧化锌层5的厚度为33 nm。
7P型BeSiO = N层的厚度为800 nm。其中，Be原子的含量为0. 95% ；氮原子含量为0. 07%。在制备过程中，经XPS测试显示外延生长的氧化锌铍合金掺杂氮原子薄膜中，Be 的含量为0. 95%，N原子含量为0. 07%。经过变温Hall测试显示，该薄膜为空穴导电，载流子浓度为:3X1017 cnT3，迁移率为4. 5 cm2/Vs0该ρ型导电氧化锌薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
1)清洗衬底所述衬底在生长之前依次经过丙酮、异丙醇、去离子水化学试剂清洗，然后在真空、氧等离子体氛围下退火15分钟，退火温度为750 °C，最终衬底表面原子排布整齐；
2)沉积金属镁层所述金属镁层2通过等离子体辅助分子束外延在衬底表面；所述金属镁层2生长腔内的真空度为8.3Χ10_6Τοπ·，衬底1的温度为400 °C;且所述金属镁层的厚度为0. 7 nm ；
3)沉积氧化镁层所述氧化镁层3通过等离子体辅助分子束外延沉积在金属镁层上； 所述氧化镁层3生长腔内的真空度为8. 3X ΙΟ"6 Torr，衬底1的温度为400 °C;所述氧化镁层3的厚度为2 nm ；
4)沉积第一氧化锌层所述第一氧化锌层4通过等离子体辅助分子束外延沉积在氧化镁层3上；所述第一氧化锌层4真空度为8. 3 X ΙΟ"6 Torr，衬底1温度为400 °C ；第一氧化锌层4的厚度为2 nm ；
5)升温将所述衬底1温度升至750°C，升温速率为40 V /min，退火时间为1分钟；
6)沉积第二氧化锌层将衬底1降温后，所述第二氧化锌层5通过等离子体辅助分子束外延沉积在第一氧化锌层4上；所述第二氧化锌层5生长腔内的真空度为1. 5X ΙΟ"5 Torr, 衬底温度为530 0C ；所述第二氧化锌层5的厚度为33 nm ；
7)再升温将所述衬底1温度再次升至750°C，升温速率为40 °C/min，退火时间为1 分钟；
8)沉积ρ型BeSiO:N层将衬底1降温后，所述ρ型BeSiO= N层6通过等离子体辅助分子束外延沉积在第二氧化锌层5上；所述ρ型BeSiO = N层6生长腔内的真空度为3. 8X 10_5 iTorr,衬底温度为600 °C ；所述ρ型BeSiO = N层6的厚度为820 nm ；
9)退火将所述衬底1升温后作退火处理；所述衬底1的升温速度为40°C/min，温度为750°C ；所述退火的氛围为氧等离子体和氮等离子体，时间为30分钟；
10)降温将所述衬底1降低温度至室温，降温速度为40°C/min,即得到ρ型导电氧化锌薄膜材料。综上所述，ρ型导电氧化锌薄膜材料通过等离子体辅助分子束外延方法生长获得。其中，采用纯度99. 99999%的金属锌通过K_cell加热蒸发得到锌源；采用氧气经射频等离子体离化成活性氧得到氧源；采用纯度为99. 99999%的金属镁通过K-cell加热蒸发得到镁源；采用纯度为99. 99%的金属铍通过K-cell加热蒸发得到铍源；采用NO经射频等离子体离化成活性氮得到氮源；衬底为单面抛光的c面蓝宝石。实施例3
如图3所示，一种ρ型导电氧化锌薄膜材料，包括衬底1及生长于衬底上的外延层，所述衬底与外延层之间从下往上依次设有金属镁层2、氧化镁层3、生长温度逐渐升高的第一氧化锌层4与第二氧化锌层5 ；所述外延层为在氧化锌合金中掺入受主元素N和掺入Be原子形成的P型BeSiO:N层6。该ρ型ZnO导电薄膜经过XRD测试为单晶状态，其摇摆曲线扫描半高宽FWHM为0.085°。其中，衬底1材料为蓝宝石。金属镁层2的厚度为1 nm。氧化镁层的厚度为3 nm。第一氧化锌层4的厚度为2 nm。第二氧化锌层5的厚度为27 nm。ρ 型BeSiO = N层的厚度为800 nm。其中，Be原子的含量为1. 5% ；氮原子含量为0. 08%。在制备过程中，经XPS测试显示外延生长的氧化锌铍合金掺杂氮原子薄膜中，Be 的含量为1. 5%，N原子含量为0. 08%。经过变温Hall测试显示，该薄膜为空穴导电，载流子浓度为2. 78 X IO17 cnT3，迁移率为1. 5 cm2/Vs。该ρ型导电氧化锌薄膜材料的制备方法，包括如下步骤
1)清洗衬底所述衬底在生长之前依次经过丙酮、异丙醇、去离子水化学试剂清洗，然后在真空、氧等离子体氛围下退火15分钟，退火温度为750 °C，最终衬底表面原子排布整齐；
2)沉积金属镁层所述金属镁层2通过等离子体辅助分子束外延在衬底表面；所述金属镁层2生长腔内的真空度为8.7Χ10_6Τοπ·，衬底1的温度为400 °C;且所述金属镁层的厚度为1 nm ；
3)沉积氧化镁层所述氧化镁层3通过等离子体辅助分子束外延沉积在金属镁层上； 所述氧化镁层3生长腔内的真空度为8. 7X ΙΟ"6 Torr，衬底1的温度为400 °C;所述氧化镁层3的厚度为3 nm ；
4)沉积第一氧化锌层所述第一氧化锌层4通过等离子体辅助分子束外延沉积在氧化镁层3上；所述第一氧化锌层4真空度为8. 7 X ΙΟ"6 Torr，衬底1温度为400 °C ；第一氧化锌层4的厚度为2 nm ；
5)升温将所述衬底1温度升至750°C，升温速率为40 V /min，退火时间为1分钟；
6)沉积第二氧化锌层将衬底1降温后，所述第二氧化锌层5通过等离子体辅助分子束外延沉积在第一氧化锌层4上；所述第二氧化锌层5生长腔内的真空度为1. 7X ΙΟ"5 Torr, 衬底温度为阳0 0C ；所述第二氧化锌层5的厚度为27 nm ；
7)再升温将所述衬底1温度再次升至750°C，升温速率为40 °C/min，退火时间为1 分钟；
8)沉积ρ型BeSiO:N层将衬底1降温后，所述ρ型BeSiO= N层6通过等离子体辅助分子束外延沉积在第二氧化锌层5上；所述ρ型BeSiO:N层6生长腔内的真空度为3. 85Χ 10_5 Torr，衬底温度为630 V ；所述ρ型BeSiO = N层6的厚度为720 nm ；
9)退火将所述衬底1升温后作退火处理；所述衬底1的升温速度为40。C/min，温度为750°C ；所述退火的氛围为氧等离子体和氮等离子体，时间为30分钟；
10)降温将所述衬底1降低温度至室温，降温速度为400C /min,即得到ρ型导电氧化锌薄膜材料。综上所述，ρ型导电氧化锌薄膜材料通过等离子体辅助分子束外延方法生长获得。其中，采用纯度99. 99999%的金属锌通过K_cell加热蒸发得到锌源；采用氧气经射频等离子体离化成活性氧得到氧源；采用纯度为99. 99999%的金属镁通过K-cell加热蒸发得到镁源；采用纯度为99. 99%的金属铍通过K-cell加热蒸发得到铍源；采用NO经射频等离子体离化成活性氮得到氮源；衬底为单面抛光的c面蓝宝石。上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求
1.. 一种P型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于包括衬底(1)及生长于衬底(ι)上的外延层，自所述衬底至外延层之间依次设有金属镁薄层(2)、氧化镁薄层(3)、生长温度逐渐升高的第一氧化锌层(4)与第二氧化锌层(5);所述外延层为在氧化锌合金中掺入受主元素 B和掺入A原子形成的ρ型AZnO B层(6 )。
2.根据权利要求1所述的ρ型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于所述衬底(1)的材料为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓。
3.根据权利要求1所述的ρ型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于所述金属镁薄层(2) 的厚度为0. 5nm lnm。
4.根据权利要求1所述的ρ型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于所述氧化镁薄层(3) 的厚度为2nm 5nm。
5.根据权利要求1所述的ρ型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于所述第一氧化锌层(4)的厚度为Inm 5nm。
6.根据权利要求1所述的ρ型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于所述第二氧化锌层(5)的厚度为20nm 50nm。
7.根据权利要求1所述的P型导电氧化锌薄膜材料，其特征在于所述ρ型AZnO:B层(6)的厚度为500nm 800nm；其中，A原子为镁或铍原子，且A原子的含量为0. 01% 15% ； B原子为氮、磷或砷。
8.—种如权利要求1-7所述的ρ型导电氧化锌薄膜材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)清洗衬底所述衬底(1)在生长之前依次经过氢氟酸、丙酮、异丙醇、无水酒精、去离子水化学试剂清洗或依次经过浓磷酸与浓硫酸的混合液、丙酮、异丙醇、无水酒精、去离子水化学试剂清洗；然后在真空、氧气、氧等离子体、氮气、氮气等离子体氛围下退火15 30 分钟，退火温度为700 1000°C，使衬底表面原子排布整齐；2)沉积金属镁层所述金属镁层(2)通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在衬底(1)表面；所述金属镁层(2)生长腔内的真空度为10_2 KT8Torr，衬底(1)温度为400 600°C ；且所述金属镁层的厚度为0. 5 Inm ；3)沉积氧化镁层所述氧化镁层(3)通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在金属镁层上；所述氧化镁层生长腔内的真空度为10_2 KT8Torr，衬底温度为400 600°C ；所述氧化镁层的厚度为2 5nm ；4)沉积第一氧化锌层所述第一氧化锌层(4)通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在氧化镁层上；所述第一氧化锌层生长腔内的真空度为10_2 10_8Τοπ·，衬底温度为400 600°C ；所述第一氧化锌层的厚度为 Inm 5nm ；5)升温将所述衬底(1)温度升至700 800°C，升温速率为20 40°C/min，退火时间为1 5分钟；6)沉积第二氧化锌层将衬底(1)降温后，所述第二氧化锌层(5 )通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在第一氧化锌层(4 ) 上；所述第二氧化锌层(5)生长腔内的真空度为10_2 ΙΟΛοπ·，衬底(1)温度为500 6000C ；所述第二氧化锌层(5)的厚度为20nm 50nm ；7)再升温将所述衬底(1)温度再次升至700 800°C，升温速率为20 40°C/min, 退火时间为1 5分钟；8)沉积ρ型AZnO:B层将衬底(1)降温后，所述ρ型AZnO:B层(6)通过等离子体辅助分子束外延、金属有机化学气相沉积、脉冲激光沉积或射频磁控溅射沉积在第二氧化锌层(5)上；所述ρ型ΑΖηΟ:Β层(6)生长腔内的真空度为10_2 KT8Torr,衬底(1)温度为 500 650°C ；所述ρ型Α&ιΟ:Β层(6)的厚度为500nm 800nm ；9)退火将所述衬底(1)升温后作退火处理；所述衬底(1)的升温速度为20 40°C/ min，温度为 750 900°C ；10)降温将所述衬底(1)降低温度至室温，降温速度为20 40°C/min,即得到ρ型导电氧化锌薄膜材料。
9.根据权利要求8所述的ρ型导电氧化锌薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤1) 中所述浓磷酸与浓硫酸混合液中，浓磷酸与浓硫酸的体积比为3:1。
10.根据权利要求8所述的P型导电氧化锌薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤9) 中所述退火的氛围为氧等离子体和氮等离子体，退火时间为30 60分钟。
全文摘要
本发明公开了一种p型导电氧化锌薄膜材料，其包括衬底及生长于衬底上的外延层，自衬底至外延层之间依次设有金属镁层、氧化镁层、生长温度逐渐升高的第一氧化锌层与第二氧化锌层；外延层为在氧化锌合金中掺入受主元素B和掺入A原子形成的p型AZnO:B层。本发明p型导电氧化锌薄膜材料及制备方法的优点在于引入A原子形成AZnO合金，然后掺杂受主元素B来实现ZnO稳定、高载流子浓度的空穴导电。本发明中，引入的A原子会占据Zn原子位置，A原子同受主原子B成键以后，由于A-B键能相对于Zn-B非常强，A原子能够有效地抓住受主B原子，避免ZnO直接掺杂受主B原子中Zn-B键断裂而带来的不稳定；同时，A的引入也提高了受主原子B的掺杂浓度，从而保证了高浓度、稳定的空穴导电。
文档编号H01L21/36GK102386246SQ201110354868
公开日2012年3月21日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者吴天准, 张权林, 桂许春, 汤子康, 祝渊, 苏龙兴, 陈明明, 项荣 申请人:中山大学