[发明专利]一种过渡金属氧化物p-n异质结及其制备方法

权利要求书

1.一种过渡金属氧化物p-n异质结，其特征在于：所述的p-n异质结由p型导电材料铋锶钴氧Bi₂Sr₂Co₂O₈和n型导电材料掺铌钛酸锶Sr_1-xNb_xTiO₃构成，其中0.01≥x≥0.004。

2.根据权利要求1所述过渡金属氧化物p-n异质结，其特征在于：所述的Bi₂Sr₂Co₂O₈/Sr_1-xNb_xTiO₃p-n异质结是采用脉冲激光沉积在掺铌钛酸锶Sr_1-xNb_xTiO₃基底上外延生长一层铋锶钴氧Bi₂Sr₂Co₂O₈薄膜实现的。

3.根据权利要求1所述过渡金属氧化物p-n异质结，其特征在于：所述的铋锶钴氧Bi₂Sr₂Co₂O₈薄膜的厚度在0.2-2×10^-7m之间。

4.一种根据权利要求1-3任一项权利要求所述过渡金属氧化物p-n异质结的制备方法，其特征包括如下步骤：

A、烧结富Bi的铋锶钴氧Bi_2+xSr₂Co₂O₈陶瓷靶材，其中0.2≥x≥0.1；

B、把步骤A烧结的富Bi的铋锶钴氧Bi_2+xSr₂Co₂O₈陶瓷靶材装在脉冲激光沉积反应室中的靶托上；

C、将掺铌钛酸锶Sr_1-xNb_xTiO₃基底依顺序用纯度为99.99％的丙酮、酒精、和去离子水超声清洗后，放置在脉冲激光沉积反应室中的加热器上；

D、将反应室真空抽到1×10^-3Pa以下，然后将基底温度升至680-730℃，最后向反应室充入40-55Pa纯度为99.99-99.999％的氧气；

E、将基底用脉冲激光沉积反应室中的基底挡板挡住，预沉积1-5分钟，所用激光频率为3-10HZ、激光能量密度为(1.5-2)×10⁴J/m²；

F、去掉基底挡板，开始正式沉积，沉积时间依所需要的薄膜厚度而定为1-10分钟，沉积时激光频率为4Hz，能量密度为(1.5-2)×10⁴J/m²；

G、沉积完毕后，关掉激光器和加热器电源，同时迅速向反应室中充入1×10⁵Pa纯度为99.99-99.999％的氧气，让基底在氧环境下快速降温；

H、待基底温度降到50℃以下，把样品从脉冲激光沉积反应室中取出即得到p型导电材料铋锶钴氧Bi₂Sr₂Co₂O₈和n型导电材料掺铌钛酸锶Sr_1-xNb_xTiO₃构成的p-n异质结。

5.根据权利要求4所述过渡金属氧化物p-n异质结的制备方法，其特征在于步骤A所述烧结富B i的铋锶钴氧Bi_2+xSr₂Co₂O₈陶瓷靶材包括：

a、将纯度为99.9％以上的Bi₂O₃、SrCO₃和Co₃O₄粉末按Bi_2+XSr₂Co₂O₈化学配比称量，其中0.2≥x≥0.1；

b、将上述粉末混合均匀后放在球磨机中研磨5-10个小时；

C、将研磨好的粉末放在氧化铝坩埚内，然后放人高温炉中进行预烧结。烧结温度为650-700℃，时间为3-10个小时；

d、将烧结好的粉末取出，放在球磨机中研磨3-10个小时，然后压成直径在20-40mm之间，重量为10-20克的小圆饼状，最后将此小圆饼放在高温炉中烧结，烧结温度为860-880℃，时间为10-20个小时。