[发明专利]一种过渡金属氧化物p-n异质结及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种过渡金属氧化物p-n异质结及制备方法，属于氧化物异质结制备技术领域。

背景技术

传统的p-n异质结是由两种导电类型相反的半导体材料如Si、Ge、GaAs等叠加耦合而成。近年来，随着新材料的不断涌现与材料制备工艺的提高，出现了由两种导电类型相反的过渡金属氧化物材料组合而成的全氧化物p-n异质结。与传统半导体p-n异质结相比，过渡金属全氧化物p-n异质结具有很好的热稳定性和化学稳定性。此外，过渡金属氧化物涵盖了诸如介电、铁电、压电、热电、光电、超导、巨磁电阻等特性和效应，由这些材料叠加耦合在一起组成的p-n异质结具有特殊的多功能特性文献1-3：杨国桢、吕惠宾、陈正豪等 低温物理学报25，338(2003；J.P.Shi，Y.G.Zhao，H.J.Zhang，and X.P.Zhang Appl.Phys.Lett.92，132501(2008)；J.R.Sun，C.X.Ming，Y.Z.Zhang，and B.G.ShenAppl.Phys.Lett.87，222501(2005)」。

铋锶钴氧(Bi₂Sr₂Co₂O₈)是最近才发现的一种P型导电的过渡金属氧化物热电材料，其空穴载流子浓度在室温下约为10²¹/cm³，和n型掺铌钛酸锶(Sr_1-xNb_xTiO₃，0.01≥x≥0.004))中的电子载流子浓度很接近文献4-5：KunihitoKoumoto，Ichiro Terasaki，and Ryoji Funahashi，MRS Bulletin 31，206(2006)；F.X.Hu，J.Gao，J.R.Sun and B.G.Shen Appl.Phys.Lett.83，1869(2003)」。目前已经有文献报道了铋锶钴氧(Bi₂Sr₂Co₂O₈)块体材料的合成，但薄膜材料的外延生长未见报道。

发明内容

本发明的目的是利用脉冲激光沉积技术在n型导电掺铌钛酸锶(Sr_1-xNb_xTiO₃，0.01≥x≥0.004)基底上外延生长一层高质量的p型导电铋锶钴氧(Bi₂Sr₂Co₂O₈)热电薄膜，从而构成了一种全新的过渡金属氧化物p-n异质结。

本发明的技术方案是这样实现的：这种过渡金属氧化物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。

所述过渡金属氧化物p-n异质结，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。

所述过渡金属氧化物p-n异质结，所述的铋锶钴氧Bi₂Sr₂Co₂O₈薄膜的厚度在0.2-2×10^-7m之间。

所述过渡金属氧化物p-n异质结的制备方法，

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；