[发明专利]一种Zn1-xMgxO基异质结及其制备方法

权利要求书

1.一种Zn_1-xMg_xO基异质结，其特征是：在衬底（1）上自下而上依次沉积n-Zn_1-xMg_xO薄膜层（2）和p-Ni_1-yMg_yO薄膜层（3）；所述衬底（1）是氧化锌、蓝宝石、硅、玻璃和石英中的一种；所述n-Zn_1-xMg_xO薄膜层（2）是Al或Ga掺杂的Zn_1-xMg_xO合金薄膜，其中，Mg的摩尔百分含量x为0<x≤30%，Al或Ga的摩尔百分含量a为0<a<5%；所述p-Ni_1-yMg_yO薄膜层（3）是Li掺杂的Ni_1-yMg_yO合金薄膜，其中，Mg的摩尔百分含量x为0<y≤40%，Li的摩尔百分含量b为0<b<10%。

2.一种用于如权利要求1所述的Zn_1-xMg_xO基异质结的制备方法，其特征在于：该方法是采用脉冲激光沉积法，具体方法步骤如下：

1）将ZnO和MgO与Al₂O₃粉末；或ZnO和MgO与Ga₂O₃粉末，其中Mg的摩尔百分含量x为0<x≤30%；Al或Ga的摩尔百分含量a为0<a<5%，混合均匀后压制成型，在800 °C预烧结1小时以上，再在1100~1200 °C烧结8小时以上，制得掺Al或Ga的Zn_1-xMg_xO陶瓷靶材；将NiO、MgO和Li₂CO₃粉末，其中Mg的摩尔百分含量x为0<y≤40%；Li的摩尔百分含量b为0<b<10%，混合均匀后压制成型，在800 °C预烧结1小时以上，再在1100~1200 °C烧结4小时以上，制得掺Li的Ni_1-xMg_xO陶瓷靶材；   

2）将上述制得的陶瓷靶材和用丙酮、乙醇和去离子水依次超声清洗，并用氮气吹干的衬底置入脉冲激光沉积装置的生长室，调整靶材与衬底间的距离为4~6 cm，生长室背底真空度为10^-4 Pa；Zn_1-xMg_xO基异质结的生长分两步：首先将衬底加热，并保温在300~600 °C，以O₂为生长气氛，压强为1~5 Pa，激光频率为3~5 Hz，以掺Al或Ga的Zn_1-xMg_xO陶瓷靶为溅射靶材，在衬底上沉积n-Zn_1-xMg_xO薄膜层，生长时间为30~90 min；然后调节衬底温度为300~500 °C，控制氧气压强为0.1~20 Pa，激光频率为3~5 Hz，以掺Li的Ni_1-xMg_xO陶瓷靶为溅射靶材，在n-Zn_1-xMg_xO薄膜层上沉积p-Ni_1-yMg_yO薄膜层，生长时间为30~120 min，生长结束后冷却至室温，获得所述的Zn_1-xMg_xO基异质结。

3. 如权利要求2所述的Zn_1-xMg_xO基异质结的制备方法，其特征是所述的Zn_1-xMg_xO异质结是在氧气气氛保护下原位退火30 min后缓慢冷却至室温。

4.如权利要求2所述的Zn_1-xMg_xO基异质结的制备方法，其特征是所述的n-Zn_1-xMg_xO薄膜层与p-Ni_1-yMg_yO薄膜层的厚度是100~600 nm。