[发明专利]一种提高离子注入GaN基稀磁半导体材料室温铁磁性的热退火方法有效
| 申请号： | 201811283399.3 | 申请日： | 2018-10-31 |
| 公开（公告）号： | CN109440075B | 公开（公告）日： | 2020-12-22 |
| 发明（设计）人： | 梁李敏;刘彩池;李英 | 申请（专利权）人： | 河北工业大学 |
| 主分类号： | C23C14/48 | 分类号： | C23C14/48;C23C14/58;C23C16/34;H01F1/40;H01F41/14;H01F41/32 |
| 代理公司： | 天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210 | 代理人： | 赵凤英 |
| 地址： | 300130 天津市红桥区*** | 国省代码： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 提高 离子 注入 gan 基稀磁 半导体材料 室温 铁磁性 退火 方法 | ||
1.一种提高离子注入GaN基稀磁半导体材料室温铁磁性的热退火方法，其特征为该方法包括如下步骤：
第一步，采用金属有机物气相外延方法（MOCVD）在蓝宝石衬底上生长GaN薄膜材料；GaN薄膜材料的厚度为2-4μm；
第二步，对生长的GaN薄膜进行第一次离子注入：
对GaN基底进行非磁性离子注入，非磁性离子注入能量在50KeV-100KeV,注入剂量为1ｘ1014/cm2 ~1ｘ1015/cm2 ；然后进行第一次退火，退火温度设为500oC~700℃，退火保温时间设为30分钟~60分钟，得到非磁性离子掺杂的GaN薄膜材料；注入设备为LC-4型离子注入机；
第三步，对上一步得到的薄膜材料进行第二次磁性金属离子注入，磁性金属离子为稀土金属离子，磁性金属离子的注入能量为200KeV-400KeV，注入剂量为1ｘ1015/cm2 ~1ｘ1017/cm2 ；磁性离子注入后，对样品进行第二次快速热退火，热退火温度为700oC~1000℃，退火时间为30秒~3分钟；所述的退火在快速热退火炉进行；
最后，得到非磁性离子和磁性离子共同掺杂的GaN基稀磁半导体材料；
所述的非磁性离子具体为C；
所述的稀土金属离子具体为Gd,Dy,Sm或Er；
所述的第一次退火或第二次退火时，温度从室温升到设定温度，升温速率为75℃/秒-150℃/秒；保温结束后温度从设定温度降温到室温，降温速率为200℃/分钟。
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