一种制备MgZnO三元化合物有序薄膜的方法

摘要

一种制备MgZnO三元化合物有序薄膜的方法，其特征是方法步骤为：(1)制作纯净锌源和镁源；(2)对单晶的金属衬底在超高真空条件下进行表面清洁处理；(3)待锌源和镁源的蒸发速率稳定后，将衬底表面正对金属源；(4)在氧气氛中Zn和Mg蒸发并共沉积在金属衬底表面，形成MgZnO三元化合物有序薄膜；(5)如果需要改变Mg和Zn的相对含量，只需在保持Zn源蒸发速率不变的情况下改变Mg源的蒸发速率。依次重复上述步骤(3)和(4)，即可得到不同Mg含量的MgZnO三元化合物有序薄膜。本发明的优点是：排除了热力学平衡态下ZnO铅锌矿相与MgO岩盐矿相的竞争，提高了薄膜结晶相的稳定性，确保了实验结果的可重复性。

主权项

一种制备MgZnO三元化合物有序薄膜的方法，其特征是方法步骤为：(1)制作纯净锌源和镁源：先将纯金属锌丝和镁带用酒精和丙酮进行超声波清洗后，紧紧缠绕在清洁钨丝上，再将镁和锌这两种金属源分别固定在法兰上，装入并固定于真空室中，在真空室真空度达到超高真空后，采用直流电流加热法对金属源加热，以除去金属源表面吸附的气体杂质和氧化层，从而使生长时蒸发出来的金属原子具有很高的纯度；(2)对单晶的金属Mo(110)衬底表面进行清洁处理，即通过在真空室内通入1×10‑5Pa的O2，使金属衬底在800～900℃温度下退火10分钟，再关闭氧气并迅速将衬底加热至1300℃；按照上述过程反复操作几次后，再使衬底在1800～2000℃下退火，即得到表面完全清洁的金属衬底；(3)在真空室内金属源蒸发并沉积在金属衬底表面，利用测厚仪测定镁和锌的蒸发速率，控制锌源和镁源的蒸发速率在0.1～0.4nm/min之间；在测定生长速率之后，保持锌源的蒸发速率不变，调节镁源的蒸发速率，从而调节MgZnO化合物薄膜中Zn和Mg的相对含量；(4)待金属源的蒸发速率稳定后，将衬底表面正对金属源，通入压强≤1×10‑4Pa的O2，根据所需要的薄膜厚度，设定需要生长的时间，待生长完成后，再以20‑30℃/min的速率将衬底温度缓慢地从室温升高至350‑400℃，待温度稳定后关闭氧气阀，在此温度保持10分钟后，使衬底自然冷却至室温，这里在生长完成后选择提高衬底温度，目的是为了使在室温下形成的薄膜能够二次再结晶，从而提高薄膜的稳定性；(5)对于Mg和Zn相对含量不同的MgZnO薄膜的制备，只需要在保持Zn源蒸发速率不变的条件下，调节Mg源的蒸发速率，依次重复上述步骤(3)和(4)，即可得到不同Mg含量的MgZnO三元化合物有序薄膜。