一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜及其制备方法

本申请涉及材料，特别涉及一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、氧化镓是超宽带隙半导体材料之一，与窄带隙和普通宽带隙半导体材料相比，氧化镓具有特别宽的带隙(～4.9ev)、高击穿场强、低能量损耗、高热稳定性和化学稳定性，是很好的稀土掺杂基体。为了扩大氧化镓的优势，可以期望通过掺杂来调节氧化镓的带隙，氧化铟具有比氧化镓小3.7ev的光学带隙，并且其价态也与氧化镓相同。因此，将in3+掺杂到ga2o3中可以拓宽带隙范围(可减小带隙)。

2、柔性氧化镓电子是一个新兴领域，柔性光电子和电力电子设备的进步吸引了大量科学家和工程师进入这些领域。云母因其可耐高温等优点而成为沉积氧化镓的最合适的柔性衬底。脉冲激光沉积法(pulse laser deposition,pld)技术是一种常见的无机薄膜物理气相沉积技术，该技术制备的薄膜材料表面平整，薄膜厚度可精确控制。

3、因此，如何使用pld技术制备出带隙可调的铟镓氧化物薄膜是本领域技术人员的研究方向之一。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提出一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜及其制备方法，旨在利用pld技术在柔性衬底上制备铟镓氧化物薄膜，该方法制备的铟镓氧化物薄膜结晶质量好，且可拓宽带隙范围。

2、一方面，本申请提供一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：准备一柔性衬底；

4、s2：将所述柔性衬底放入脉冲激光沉积装置的生长腔内，设置生长参数，使得所述柔性衬底上生长一层铟镓氧化物薄膜。

5、在一实施例中，所述柔性衬底为云母衬底。

6、在一实施例中，所述步骤s2包括：

7、将所述云母衬底放入脉冲激光沉积装置的生长腔内之前控制生长腔内的气压低于6*10-6pa，然后利用加热装置以5～20℃/min的升温速率对所述云母衬底加热，打开激光器使其预热；

8、待所述云母衬底的温度到达500～700℃时，通入0.01～10pa的氧压，将靶间距调至30～60mm，靶材位旋转至铟镓氧靶材，将所述激光器设置成1～10hz、200～300mj；

9、设置所述铟镓氧靶材为自转、摇摆模式，启动所述激光器，直至激光打在所述铟镓氧靶材上相应脉冲数后关闭所述激光器，所述云母衬底上生长一层铟镓氧化物薄膜；

10、控制所述加热装置降温，降至室温后将制得的样品取出。

11、在一实施例中，所述铟镓氧靶材包括ga2o3和in2o3，且ga2o3：in2o3＝30：70at.％。

12、在一实施例中，所述步骤s1还包括对所述柔性衬底进行清洁和干燥，将所述柔性衬底分别放入丙酮、乙醇及去离子水中超声清洗10min，再用氮气吹干。

13、在一实施例中，所述加热装置的升温速率为10℃/min。

14、在一实施例中，待所述云母衬底的温度到达600℃时，通入0.5pa的氧压。

15、在一实施例中，所述靶间距调至40mm。

16、在一实施例中，所述激光器设置成5hz、300mj；激光打在所述铟镓氧靶材上的脉冲数量设置为18000。

17、另一方面，本申请还提供一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜，该铟镓氧化物薄膜根据如上所述的制备方法制得。

18、综上所述，本申请提供一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜及其制备方法，将准备好的柔性衬底放入脉冲激光沉积装置的生长腔内，设置生长参数，使得柔性衬底上生长一层铟镓氧化物薄膜。通过该方法可制备出高结晶质量的铟镓氧化物薄膜，在氧化镓中掺杂铟离子，可以拓宽带隙范围。该制备方法工艺步骤简单，易操作，进而可有效降低制备成本。

技术特征：

1.一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述柔性衬底为云母衬底。

3.如权利要求2所述的基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

4.如权利要求3所述的基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述铟镓氧靶材包括ga2o3和in2o3，且ga2o3：in2o3＝30：70at.％。

5.如权利要求1所述的基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤s1还包括对所述柔性衬底进行清洁和干燥，将所述柔性衬底分别放入丙酮、乙醇及去离子水中超声清洗10min，再用氮气吹干。

6.如权利要求3所述的基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述加热装置的升温速率为10℃/min。

7.如权利要求3所述的基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，待所述云母衬底的温度到达600℃时，通入0.5pa的氧压。

8.如权利要求3所述的基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述靶间距调至40mm。

9.如权利要求3所述的基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述激光器设置成5hz、300mj；激光打在所述铟镓氧靶材上的脉冲数量设置为18000。

10.一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜，其特征在于，根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本申请提供一种基于柔性衬底生长的铟镓氧化物薄膜及其制备方法，将准备好的柔性衬底放入脉冲激光沉积装置的生长腔内，设置生长参数，使得柔性衬底上生长一层铟镓氧化物薄膜。通过该方法可制备出高结晶质量的铟镓氧化物薄膜，在氧化镓中掺杂铟离子，可以拓宽带隙范围。该制备方法工艺步骤简单，易操作，进而可有效降低制备成本。

技术研发人员：张法碧,王者风,周娟,李海鸥,孙堂友,陈永和,刘兴鹏,李琦,王阳培华,廖清,陈赞辉,首美花,彭英,傅涛,肖功利,邓艳容
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14