[发明专利]全铁电半导体PN结薄膜器件及其制备方法在审
| 申请号： | 202010660606.3 | 申请日： | 2020-07-10 |
| 公开（公告）号： | CN113990974A | 公开（公告）日： | 2022-01-28 |
| 发明（设计）人： | 周勇;王灿;姚小康;何萌;葛琛;郭尔佳;金奎娟 | 申请（专利权）人： | 中国科学院物理研究所 |
| 主分类号： | H01L31/072 | 分类号： | H01L31/072;H01L31/0336;H01L31/18 |
| 代理公司： | 北京泛华伟业知识产权代理有限公司 11280 | 代理人： | 郭广迅 |
| 地址： | 100190 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 全铁电 半导体 pn 薄膜 器件 及其 制备 方法 | ||
1.一种全铁电半导体PN结薄膜器件，其自下而上依次包括：
衬底、底电极、N型铁电层、P型铁电层和顶电极，或者衬底、底电极、P型铁电层、N型铁电层和顶电极；
其中，所述N型铁电层由N型铁电材料形成，所述P型铁电层由P型铁电材料形成。
2.根据权利要求1所述的全铁电半导体PN结薄膜器件，其中，所述N型铁电材料为BiFeO3，所述P型铁电材料为BiFe0.9Zn0.1O3。
3.一种制备权利要求1-2中任一项所述的全铁电半导体PN结薄膜器件的方法，其包括如下步骤：
(1)在衬底上制备底电极；
(2)在所述底电极上依次制备由N型铁电材料形成的N型铁电层、由P型铁电材料形成的P型铁电层，以形成PN结；或者，
在所述底电极上依次制备由P型铁电材料形成的P型铁电层、由N型铁电材料形成的N型铁电层，以形成PN结；
(3)在步骤(2)制得的PN结上制备顶电极。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述N型铁电材料为BiFeO3，所述P型铁电材料为BiFe0.9Zn0.1O3；
优选地，所述衬底由SrTiO3单晶形成；
优选地，所述底电极由SrRuO3形成；
优选地，所述顶电极由Au、Pb或Pt形成。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述步骤(1)中的在衬底上制备底电极是通过脉冲激光沉积法制备的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述脉冲激光沉积法是在如下条件下进行的：沉积温度为635～655℃，氧压为5-15Pa。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述步骤(2)中的形成PN结是通过脉冲激光沉积法形成的。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述脉冲激光沉积法是在如下条件下进行的：沉积温度为635～655℃，氧压为5-15Pa。
9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述P型铁电层和所述N型铁电层的厚度各自独立地为100-300nm。
10.根据权利要求3所述的方法，其中，所述步骤(3)中的顶电极需进一步地退火处理，所述退火处理是在如下条件下进行的：退火温度为300～450℃，退火时间为60～300s。
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H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L31-00 对红外辐射、光、较短波长的电磁辐射，或微粒辐射敏感的，并且专门适用于把这样的辐射能转换为电能的，或者专门适用于通过这样的辐射进行电能控制的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或
H01L31-02 .零部件
H01L31-0248 .以其半导体本体为特征的
H01L31-04 .用作转换器件的
H01L31-08 .其中的辐射控制通过该器件的电流的，例如光敏电阻器
H01L31-12 .与如在一个共用衬底内或其上形成的，一个或多个电光源，如场致发光光源在结构上相连的，并与其电光源在电气上或光学上相耦合的
