一种CdZnOS四元ZnO合金半导体材料及其制备方法

摘要

本发明公开一种CdZnOS四元ZnO合金半导体材料及其制备方法，通过Cd与S同时掺杂ZnO，调节CdZnOS中Cd与Zn、O与S的比例形成全新的CdZnOS四元ZnO合金半导体材料，得到带隙在较宽范围内可调的宽禁带半导体，可用于发光器件或光探测器件。本发明报道的CdZnOS单晶材料为世界上首次成功合成，制备CdZnOS四元ZnO合金半导体对于开发波长可调的光电器件具有非常重要的意义。此CdZnOS四元ZnO合金半导体材料可采用常规脉冲激光沉积、磁控溅射、电子束蒸发等多种方法进行生长，设备和操作工艺简单，易于控制。

主权项

一种CdZnOS四元ZnO合金半导体材料的制备方法，其特征在于，所述CdZnOS四元ZnO合金半导体材料的制备方法包括以下步骤：步骤1，制备生长CdZnOS四元ZnO合金半导体薄膜材料所需的陶瓷靶材，1.1、按一定配比称取高纯ZnS和CdO粉末，所述ZnS粉末和CdO粉末的摩尔比例范围为95:5～60:40；1.2、在称取的上述粉末中加入粉末总质量60％的去离子水进行球磨；1.3、将球磨后的粉料进行真空干燥处理，干燥箱内真空度为0.1Pa，温度为100℃，干燥6小时；1.4、在干燥后的上述混合粉料中加入粉料质量6％的去离子水，研磨搅拌使粉料均匀混合粘结在一起；1.5、将混匀物置于模具中，压制成陶瓷坯片，陶瓷坯片的厚度为2mm；1.6、将陶瓷坯片放入真空管式炉，并在陶瓷坯片周围放置硫粉，在氩气保护下，在600～700℃高温烧结3～4小时后得到所需陶瓷材料；步骤2，采用脉冲激光烧蚀方法制备CdZnOS薄膜，2.1、采用步骤1制备的陶瓷材料作为激光烧蚀靶材，采用蓝宝石作为薄膜生长的衬底；2.2、将衬底经过丙酮、无水乙醇和去离子水中的一种或几种试剂超声波清洗15分钟；2.3、将步骤1制备的靶材和步骤2.2清洗得到的衬底分别放在靶台和样品台上装入真空室，并开启真空泵抽真空，真空度为10^‑4Pa以下，调节衬底的生长温度为700℃，开启样品台和靶台自转；2.4、通入氧气，调整氧压为0.05～2.5Pa，开启激光器，将陶瓷靶材表面原子激光烧蚀出来沉积在衬底表面形成CdZnOS薄膜，激光能量为250～300mJ/pulse。