[发明专利]一种辅助生长硒氧化铋薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种辅助生长硒氧化铋薄膜的方法，包括如下步骤：步骤一、以铋氧硒固体粉末为生长原材料，硒化铋片为辅助材料，生长时将所述生长原材料置于管式炉中心，辅助材料置于生长原材料上游，基底置于下游；步骤二、先向管式炉内通入初始气流量并对基底进行加热，移动炉子加热生长原材料，调节气流量，使用低流量进行形核，达到预设沉积温度后，再使用大气流量在所述沉积温度下保温生长，沉积完毕后，得到层状铋氧硒半导体薄膜。本发明提供的气流量调控硒化铋辅助生长法制备层状铋氧硒半导体薄膜的方法是一种可控制备大面积层状铋氧硒半导体薄膜的方法，在较低温下使用较低的气流量，可以减少形核，更利于生长。

技术领域

本发明属于化学材料制备技术领域，具体涉及一种辅助生长硒氧化铋薄膜的方法。

背景技术

基于Bi2O2Se的场效应晶体管表现出优异的半导体器件性能，包括高载流子迁移率和大于106的卓越电流开关比，同时Bi₂O₂Se的中等能隙(约0.8eV)也使其方便于室温操作。得益于这些出色性质，Bi₂O₂Se作为很有前景的研究平台而备受关注。

CN110184654B公开了一种Bi₂O₂Se的制备方法，具体步骤如下：以Bi₂O₃、Bi和Se粉末作为原料，在真空状态进行反应，反应结束后得到Bi₂O₂Se晶体，该方法所需原料简单，但反应需要在高温下进行，耗费了大量的能源，且反应时间过长，成本较高，不利于大规模工业化生产。

CN110438567A公开了一种硒氧化铋单晶薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：以Bi、Se、Bi₂O₃作为原料，一立方或四方晶形作为衬底，采用固相法烧结Bi₂O₂Se多晶靶材，最后在衬底表面外延生长半导体Bi₂O₂Se单晶薄膜。该方法制备得到的Bi₂O₂Se晶体材料尺寸较大，但制备过程复杂，需要控制的条件较多，容易影响晶体的纯度。

CN108039403A公开了一种高质量晶圆级硒氧化铋半导体单晶薄膜的批量化制备方法。该方法包括：以含有Bi元素和Se元素的化合物为原料，以单晶晶圆为生长基底，进行化学气相沉积，得到所述Bi₂O₂Se薄膜。该方法不能控制硒源和铋源的比例，就不能控制最后得到晶体的比例，同时该方法也会在晶体表面产生大量的硒空位，不能得到高质量的晶体。

目前Bi₂O₂Se薄膜材料的制备主要依靠化学气相沉积法，因此，迫切需要一种操作容易，工艺简单并且制备过程安全绿色的方法，来获得高质量、高产量的Bi₂O₂Se晶体材料。

发明内容

本发明为了解决现有技术问题，进而提出一种辅助生长硒氧化铋薄膜的方法。

本发明涉及一种辅助生长硒氧化铋薄膜的方法，包括如下步骤：步骤一、以铋氧硒固体粉末为生长原材料，硒化铋片为辅助材料，生长时将所述生长原材料置于管式炉中心，辅助材料置于生长原材料上游，基底置于下游；

步骤二、先向管式炉内通入初始气流量并对基底进行加热，移动炉子加热生长原材料，调节气流量，使用低流量进行形核，达到预设沉积温度后，再使用大气流量在所述沉积温度下保温生长，沉积完毕后，得到层状铋氧硒半导体薄膜。

步骤一中，所述生长原材料与基底的距离为6-20厘米，具体可为8厘米、10厘米或12厘米。

步骤一中，生长原材料与辅助生长材料的距离为2-8厘米，具体可为2厘米、4厘米、6厘米。