[发明专利]一种Mist法制备氧化镓薄膜的制备设计

说明书

本发明公开了一种Mist法制备氧化镓薄膜的制备设计，它包括以下步骤：步骤1：将乙酰丙酮镓在常温下溶于去离子水中，加入Ga金属离子配置成前驱体溶液，并将将配置好的前驱体溶液与盐酸溶液均匀混合；步骤2：将蓝宝石衬底依次在在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗10min后然后用氮气吹干，再将蓝宝石衬底放入Mist CVD装置中进行薄膜生长。有益效果在于：本发明制备过程简单，所用衬底为商业产品，来源广，同时在制备过程中，采用商业化的制备方法Mist CVD生长大尺寸β‑Ga2O3薄膜，工艺可控性强，易操作，所得薄膜表面致密、厚度稳定均一、可大面积制备、重复性好，为氧化镓基器件提供可靠的外延生长手段。

技术领域

本发明涉及到氧化镓薄膜制备技术领域，尤其涉及一种Mist法制备氧化镓薄膜的制备设计。

背景技术

Ga2O3是一种透明的直接带隙半导体材料，其禁带宽度约为4.9eV，并且具有较低的导通电阻、较高的介电常数及良好的热稳定性等优秀的材料特性。由于其超宽的禁带宽度，使其在深紫外光电器件和高压大功率器件领域具有显著的优势和巨大的发展潜力。近年来，有许多学者利用不同的外延生长方法制备出了高质量的Ga2O3薄膜材料，例如分子束外延法(MBE)、金属有机物气相化学淀积法(MOCVD)、激光脉冲沉积法(PLD)、原子层淀积法(ALD)、磁控溅射法以及雾化学气相沉积法(Mist CVD)等。Mist CVD技术是一种基于普通化学沉积技术发展而来的新型薄膜外延技术，Mist CVD法具有安全性高，薄膜的生长环境不需要抽真空，前驱物选择灵活等特点，所以在材料外延方向上具有很大的发展潜力。

目前现有外延设备普遍价格昂贵，工艺复杂，例如MBE设备价格高，生长工艺复杂，且生长速度慢，也没有大尺寸商业化，MOCVD同样价格昂贵，且使用的有机源属于易燃易爆危险品，PLD只能生产小尺寸外延薄膜，其他物理沉积方法制备的外延质量较差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种Mist法制备氧化镓薄膜的制备设计。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种Mist法制备氧化镓薄膜的制备设计，它包括以下步骤：

步骤1：将乙酰丙酮镓在常温下溶于去离子水中，加入Ga金属离子配置成前驱体溶液，并将将配置好的前驱体溶液与盐酸溶液均匀混合；

步骤2：将蓝宝石衬底依次在在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗10min后然后用氮气吹干，再将蓝宝石衬底放入Mist CVD装置中进行薄膜生长；

步骤3：将生长好的薄膜进行相应温度的原位退火，便可制得氧化镓薄膜。

进一步的，所述步骤1中前驱体溶液与盐酸溶液的体积比为100:1。

进一步的，所述步骤2中蓝宝石衬底在Mist CVD装置加工时工艺参数为：常压，载流气体流量为0.5L/min，稀释气体力量为1L/min，衬底温度为500℃-750℃，生长时间120和60min。

进一步的，所述的载流气体为氩气，所述的稀释气体为氧气。

进一步的，所述步骤2中蓝宝石衬底在Mist CVD装置加工的具体流程如下：首先将蓝宝石衬底放置在反应腔内的加热托盘上，反应腔先抽真空，然后通过进氩管向反应腔中通入氩气，使氩气充满整个反应腔，接着将前驱体溶液加入超声雾化罐中，设置反应腔内的加热温度，当温度达到设定温度时，通过进氧管通入氧气，与此同时开启超声雾化罐内的雾化器，用流量计控制氩气作为载流气体，氧气作为稀释气体，将超声雾化罐中的雾滴送进反应腔内并与衬底发生接触，进行沉积。

进一步的，所述步骤3中在退火过程中的退火气体为氧气。

进一步的，在原位退火过程中一方面可以取出反应腔体内的水汽，另一方面使得薄膜内的氧缺陷进一步消除，得到高质量的薄膜。