铁掺杂的硫化锌薄膜生长制备方法

摘要

本发明涉及用低压金属有机化学气相沉积设备制备铁掺杂的硫化锌单晶薄膜。首先将清洗好的半导体衬底放入生长室内的石墨基座上，控制生长室压力为低压，将高纯氢气通入生长室，调节高频感应电源对石墨基座加热，在600℃下高温处理衬底10分钟-20分钟，利用冷阱装置分别将二乙基锌及五羰基铁的温度源控制在所需数值，并使衬底温度降至最佳生长温度，然后通入由高纯氢气携带的一定流量的硫化氢(H₂S)气源，五羰基铁Fe(CO)₅和二甲基锌(DMZn)至生长室内，即可在低压的条件下完成ZnFeS薄膜的生长。利用本发明可获得高Fe的组份的单一取向六方及四方ZnFeS单晶薄膜。本发明所制备的ZnFeS单晶薄膜材料体系新，结晶质量高，成分易控制，成本低，适用于科学研究及规模化生产。

主权项

1. 铁掺杂的硫化锌薄膜生长制备方法，其特征在于制备步骤如下：(a)首先在金属有机化学气相沉积生长室内的石墨基座上放入清洗好的晶格匹配的绝缘或半绝缘衬底，在机械泵和低压控制器作用下将生长室压力控制在76Torr-200Torr；(b)利用步骤a的条件，将经钯管纯化的6N的氢气通入生长室，调节高频感应电源对石墨基座加热，使衬底温度从室温升至600℃，在上述条件下对衬底高温处理10分钟-20分钟，以除去衬底表面残留的杂质；(c)完成步骤b后，利用冷阱装置分别将二甲基锌及五羰基铁的温度源控制在-27℃和10℃，并使衬底温度降至350℃或320℃，生长室压力同步骤a；(d)利用步骤c的条件，通入由99.9999％高纯氢气携带的反应源硫化氢气源，五羰基铁和二甲基锌至生长室内，其中上述反应源及氢气的流量分别由独立的质量流量计控制；反应源在步骤b处理的绝缘或半绝缘衬底上外延生长的时间为30-60分钟，即可在低压的条件下完成ZnFeS薄膜的生长。