[发明专利]一种以Bi2Se3薄膜为接触层的硅肖特基结及制备方法

权利要求书

1.一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结，其特征在于：包括Si基片（2），所述Si基片（2）的上部设有Bi₂Se₃肖特基接触层（1），Si基片（2）的底部设有欧姆接触背电极（3），所述Bi₂Se₃肖特基接触层（1）上设有欧姆接触电极（4），Bi₂Se₃肖特基接触层（1）与欧姆接触电极（4）之间设有粘接层，所述粘接层由Cr或Ti制成。

2.根据权利要求1所述的一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结，其特征在于：所述Si基片（2）为(111)取向的单晶。

3.根据权利要求1所述的一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结，其特征在于：所述Si基片（2）为n型或p型或本征电导，且Si基片的电阻率为0.001~5000Ω·cm。

4.根据权利要求1所述的一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结，其特征在于：所述Bi₂Se₃肖特基接触层（1）为外延单晶结构。

5.根据权利要求1所述的一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结，其特征在于：所述Bi₂Se₃肖特基接触层（1）的厚度为5~50nm。

6.根据权利要求1所述的一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结，其特征在于：所述欧姆接触电极（4）由Al或Ag或Au制成，欧姆接触电极（4）的厚度为20~200nm。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结，其特征在于：所述欧姆接触电极（4）为点结构或环形结构。

8.一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（a）将晶体取向为(111)的Si基片采用RCA化学清洗法清洗后，采用化学钝化工艺处理使之成为氢原子终止面Si(111)-1×1表面；

    （b）采用物理汽相输运沉积法将Bi₂Se₃单晶薄膜外延生长于步骤（a）所述的氢原子终止面Si(111)-1×1表面上；

（c）将步骤（b）所制备的Bi₂Se₃/Si异质结的Si基片的背面采用机械刮除Si表面氧化层，并直接涂覆Ga-In共熔合金制得欧姆接触背电极，或者采用原位真空离子溅射法先去除Si表面氧化层，再以真空共蒸发法生长Ga-In共熔合金电极形成欧姆接触背电极；

（d）在步骤（b）中的Bi₂Se₃单晶薄膜表面直接涂覆电极材料形成欧姆接触电极，或采用微加工工艺结合真空蒸镀或磁控溅射法在Bi₂Se₃单晶薄膜表面生长图形化的欧姆接触电极或含有粘接层的欧姆接触电极。

9.根据权利要求8所述的一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结的制备方法，其特征在于：所述步骤（a）中通过化学钝化Si获得大气下稳定的Si(111)-1×1氢原子终止表面后，于5分钟内将其传入真空管式炉并抽真空至1Pa以下。

10.根据权利要求8所述的一种以Bi₂Se₃薄膜为接触层的硅肖特基结的制备方法，其特征在于：所述真空管式炉内的载气为Ar气，载气的流量为0.1~0.5升/分钟，真空管式炉的源区温度为550~600℃，Si基片所处生长区的温度为200~250℃。