专利名称：制备稀磁半导体Ga的制作方法
技术领域：
本发明提供一种稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的生长方法，特别是指一种高能离子注入制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法。
背景技术：
半导体材料和磁性材料是电子产业的两大重要材料，同时半导体物理学和磁性物理学也是固体物理学的两大重要领域。将磁特性和半导体特性相结合，使一种材料既具有半导体的特性又具有磁体的特性，制造新型功能器件是自旋电子学发展的一个非常重要的分支领域。因此，制备磁性半导体，无论对基础物理学上还是对材料科学都具有十分重要的学术意义。而在实际应用上更具有重大的价值。
稀磁半导体兼具磁性材料和半导体材料的特性，通常为A1-xMxB，其中组分为X的磁性元素M无规则地占据A的子格点。稀磁半导体还具有许多独特的性质，如巨磁光效应、巨负磁阻效应、反常霍尔效应等。这类材料可望用于新型磁电、磁光和光电器件上。
Ga1-xMnxSb是一种重要的稀磁半导体，迄今为止，制备Ga1-xMnxSb的方法主要是分子束外延(MBE)、低能离子束外延、金属有机化学气相淀积(MOCVD)、蒸镀和溅射等方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，通过高能离子的注入，以生长稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶。
为实现上述目的，本发明提供的一种制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，步骤如下以半导体材料GaSb为衬底；以高能Mn离子注入到该衬底上形成磁性半导体Ga1-xMnxSb单晶。
所述的制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，其中半导体材料GaSb衬底是N型或P型单晶片。
所述的制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，其中Mn离子的能量介于1KeV～1000KeV。
所述的制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，其中Mn离子的剂量介于1×1015/cm2～3×1019/cm2。
本发明的优点是外延层化学稳定性高，设备简单，生长费用低。用高能离子注入法制备的稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶可望应用于新型磁电、磁光和光电器件上。
发明与背景技术相比所具有的有意的效果如下与其它制备稀磁半导体Gal-xMnxSb单晶的方法相比，高能Mn离子注入法生长是在离子束外延系统中，以高能Mn离子束注入到GaSb衬底上以单晶薄膜形式外延生长Ga1-xMnxSb的方法；高能离子注入法生长的Ga1-xMnxSb单晶，其优点是外延层热稳定性好，设备简单，生长费用低。用高能离子注入法制备的稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶可望应用于新型磁电、磁光和光电器件上。
图1是Ga1-xMnxSb样品的ω-2θ衍射曲线图；图2是Ga1-xMnxSb样品的磁滞回线图。
具体实施例方式
为进一步说明本发明的特征和技术方案，以下结合实例对本发明做一个详细的描述；实现发明的主要设备有高能离子束外延系统、机械真空泵+扩散真空泵(或其它真空设备)、温度控制系统、和半导体热处理设备。其中对于高能离子束外延系统，动态真空度优于9×10-4Pa；离子能量15KeV～550KeV(连续可调)；可分选质量数1～206(H-Pb)的所有元素；衬底温度从室温到400℃连续可调。根据生长设备的具体情况，对生长技术路线进行适当调整。
利用以上设备，首先以锑化镓GaSb单晶为衬底；然后利用高能离子束外延系统在GaSb衬底上外延生长Ga1-xMnxSb单晶材料。
用X衍射仪的ω-2θ和小角衍射模式对样品进行测试，在测试结果中没有发现新的衍射峰。Ga1-xMnxSb样品沿(004)方向的ω-2θ衍射曲线如图1所示。
在室温下用梯度样品磁强计(AGM)测得上述样品的磁滞回线如图2所示。从图可以看出Ga1-xMnxSb在室温下呈铁磁性。
权利要求
1.一种制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，其特征在于，步骤如下以半导体材料GaSb为衬底；以高能Mn离子注入到该衬底上形成磁性半导体Ga1-xMnxSb单晶。
2.根据权利要求1所述的制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，其特征在于，其中半导体材料GaSb衬底是N型或P型单晶片。
3.根据权利要求1所述的制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，其特征在于，其中Mn离子的能量介于1KeV～1000KeV。
4.根据权利要求1所述的制备稀磁半导体Ga1-xMnxSb单晶的方法，其特征在于，其中Mn离子的剂量介于1×1015/cm23×1019/cm2。
全文摘要
一种制备稀磁半导体Ga
文档编号C30B29/10GK1789501SQ20041009893
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者陈晨龙, 陈诺夫, 吴金良 申请人:中国科学院半导体研究所