透明化合物半导体及其p型掺杂方法
【专利说明】透明化合物半导体及其P型掺杂方法发明领域
[0001]本发明涉及透明化合物半导体及其制备方法，更确切地说，涉及具有透明性和导电性的P型掺杂透明化合物半导体及其P型掺杂的方法。
[0002]发明背景
[0003]目前，信息和通信技术的一个趋势是将电子器件功能和显示器件功能融合。为了融合电子器件功能和显示器件功能，电子器件应当是透明的。
[0004]因此，积极进行了对以下的研宄:执行电子器件功能的同时满足透明性的透明半导体，透明导体，及其制备方法。例如，氧化铟锡(ITO)作为透明导体开发并应用，以及开发了 ZnO等。然而，稳定性降低并且因此用于透明半导体的可能性也十分地有限。
[0005]发明概述
[0006]技术问题
[0007]本发明涉及提供具有透明性与导电性的P型掺杂透明化合物半导体及其制备方法。
[0008]技术方案
[0009]本发明一方面提供了 P型掺杂透明化合物半导体，其具有掺杂M(M是Ru、Ga、Cu、Zn、K、Na 以及 Rb 中的一种)的(Ba, Sr) SnO3和 SnO 2之一，并且(Ba, Sr) SnO 3是指Ba1^SrySnO3 (O y 1.0)。
[0010]P型掺杂透明化合物半导体，其具有组成(Ba，Sr) SrvxMxO3OKx彡0.7)，M是Ru、Ga、Cu 和 Zn 中的一种，并且(Ba, Sr) SrvxMxO3是指 Ba ^ySrySrvxMxO3 (O 彡 y 彡 1.0)。
[0011]P型掺杂透明化合物半导体，其具有组成(Ba，Sr) HMxSnO3OKx彡0.7)，M是K、Na和 Rb 中的一种，并且(Ba，Sr)卜^^叫是指(Ba ^ySry) ^xMxSnO3 (O 彡 y 彡 L O)。
[0012]P型掺杂透明化合物半导体，其具有组成SrvxMxO2OKx ( 0.7)，并且M可以是Ru。
[0013]本发明的另一方面提供P型掺杂透明化合物半导体，其具有组成(Ba，Sr)Sn1^RuxO3 (0<x < 0.7)。
[0014]在P型掺杂透明化合物半导体中，可以通过用Ru掺杂(Ba，Sr) SnO3来形成(Ba，Sr)Sn1^xRuxO3C
[0015]本发明的又一方面提供P型掺杂透明化合物半导体，其具有组成(Ba，S1hKxSnO3(0〈x 彡 0.7) ο
[0016]在P型掺杂透明化合物半导体中，可以通过用K掺杂(Ba，Sr) SnO3来形成(Ba, Sr) ^xKxSnO30
[0017]本发明的另一方面提供P型掺杂透明化合物半导体的制备方法，通过用M(M是Ru、Ga,Cu,Zn,K,Na和Rb中的一种)取代(Ba, Sr) SnO3和SnO 2之一中包含的(Ba, Sr)和Sn之一来进行P型掺杂。
[0018]有益效果
[0019]根据本发明实施方案的透明化合物半导体，用M(M是Ru、Ga、Cu、Zn、K、Na和Rb中的一种)对未经掺杂的(Ba，Sr) SnOjP SnO 2之一进行掺杂，因而可以获得具有透明性和导电性的P型透明化合物半导体。
[0020]附图简述
[0021]图1和图2为使用根据本发明第一示例性实施方案的透明化合物半导体制备的样品在高温下的电流电压特性曲线图。
[0022]图3和图4为使用根据本发明第一示例性实施方案的透明化合物半导体制备的样品在室温下的电流电压特性曲线图。
[0023]图5和图6为使用根据本发明第二示例性实施方案的透明化合物半导体制备的样品在室温下的电流电压特性曲线图。
[0024]发明详述
[0025]下文将集中在为了理解本发明的实施方案所必需的配置来进行描述。因此，忽略了有可能使本发明要点变得模糊的其他配置的描述。
[0026]下文所述并在说明书和权利要求书里使用的术语与用词，并不仅仅解释为通常使用的含义或者字典中的含义，也应当解释为与本发明的技术领域相一致的含义或概念，基于发明人为了通过最优方式描述本发明而适当地定义术语概念的原则。因此，由于在说明书中描述的实施方案和附图中示出的配置只是示例性实施方案并且不代表本发明的全部技术范围，应理解为本发明覆盖了在提交本申请时的多种等同物、改良以及替代。
[0027]下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方案。
[0028]根据本发明的实施方案的透明化合物半导体为基于未掺杂的(Ba, Sr) SnCVfP SnO 2之一的P型透明化合物半导体，并且(Ba，Sr) SnOjP SnO2之一与M掺杂(M是Ru、Ga、Cu、Zn、K、Na和Rb中的一种)。即，在本发明的实施方案中的透明化合物半导体中，未掺杂的(Ba, Sr) SnO3和SnO 2之一中包含的(Ba, Sr)和Sn之一被M取代并且M具有0〈x彡0.7的组成。在此情况下，(Ba, Sr)是指BapySry (O彡y彡1.0)。SnO2S无定形或者结晶的。
[0029]例如，本发明的实施方案中的透明化合物半导体可以具有组成(Ba，Sr)SrvxMxO3 (0〈x ^ 0.7) ο 在此情况下，M 可以是 Ru、Ga、Cu 和 Zn 中的一种。(Ba, Sr) SrvxMxO3是指(BahySry)SnhMxCV
[0030]本发明的实施方案中的透明化合物半导体可以具有组成(Ba，Sr)SrvxMxO3 (0〈x ^ 0.7) ο 在此情况下，M 可以是 K、Na 和 Rb 中的一种。(Ba, Sr) ^xMxSnO3是指(Ba1^Sry) ^xMxSnO3O
[0031]本发明的实施方案中的透明化合物半导体可以具有组成SrvxMxO2 (0〈x< 0.7)。在此情况下，M可以是Ru。在本发明中，由于P型透明化合物半导体可以从(Ba，Sr) SrvxMxO3形成并且仙02与SnO2晶体结构相同，本发明的实施方案中的P型透明化合物半导体也可以从 SrvxMxO2 (0〈x ( 0.7)形成。
[0032]在本发明中，M具有0〈x ^ 0.7的组成比，使得本发明的实施方案中的透明化合物半导体具有P型半导性。即，例如，由于在X为零的情况下(Ba，Sr) SnO3具有绝缘体性质，因此X应当大于零。例如，由于在M通过掺杂而大于0.7的情况下(Ba, Sr) SrvxMxO3被金属化，M应该具有0.7或更小的组成比。因此，M具有0〈x ^ 0.7的组成比，使得本发明的实施方案中的透明化合物半导体具有P型半导性。
[0033]通过PN结二极管，可以确认本发明的实施方案中的基于(Ba, Sr) SnO3的透明化合物半导体具有图1-4所示的P型半导性。此处，图1和图2显示了使用基于本发明的第一示例性实施方案的透明化合物半导体制造的样品的高温电流电压特性曲线图。图3和图4显示了使用基于本发明的第一示例性实施方案的透明化合物半导体制造的样品的室温电流电压特性曲线。图1和图3是线性标尺电流电压特性曲线图，而图2和图4是对数标尺电流电压特性曲线图。
[0034]Ba1^xKxSnO3(0<x ( 0.7)用作本发明的第一示例性实施方案中的透明化合物半导体，Ba1^yLaySnO3 (0<y<0.1)用作N型透明化合物半导体。
[0035]通过在氧化锶锡(STO)衬底上依序堆垛Β&1_?03(0〈7〈0.1)和Ba1^xKxSnO3 (0<χ ( 0.7)来形成样品。即，通过将Ba^LaySnCyX积在STO衬底上形成N型第一透明化合物半导体层。接下来，通过将BahKxSnOJX积在第一透明化合物半导体层上来形成第二透明化合物半导体层。通过使用镂空掩膜形成第二透明化合物半导体层。
[0036]在样品中，形成的第一和第二透明化合物半导体层具有相同的厚度。
[0037]在这种情况下，用作样品的N型透明化合物半导体BahyLaySnCV^M (Ba+La):Sn= 1:1的组成比。
[0038]此处，BapyLaySnO3具有0〈x〈0.1的组成比，使得Ba ^LaySnO3具有半导性。由于在y = 0(即La = O)的情况下BaSnO3成为绝缘体，La的组成比应当大于零。而且，由于在掺杂La后组成比大于0.1的情况下Baa9Laa ^nO3成为金属，La应当具有小于0.1的组成比。因此，为了获得半导性，Bai_yLaySn03具有0〈y〈0.1的组成比。
[0039]形成的BahyLaySnO^有从0.4nm到400nm范围内的厚度是优选的，由此获得较好的透明性、稳定性，以及1cmVV-S或更大的载流子迀移率。形成具有上述厚度的BapyLaySnO3的理由如下。首先，由于0.4nm的厚度与单层原子层的厚度一致，不会形成具有小于0.4nm的厚度的BahyLaySnO3tj并且，当BahyLaySnO3厚度大于400nm时，透明性会降低。
[0040]可以单晶形式或外延薄膜形式制造Bai_yLaySn03。
[0041]可以如下使用Bai_yLaySn03形成N型透明化合物半导体。
[0042]首先，可以通过用La掺杂BaSnO3B成Ba ^yLaySnO3。8&51103是