[发明专利]一种铋层状化合物超晶格的制备方法

摘要

本发明涉及一种铋层状化合物超晶格的制备方法，该方法通过对云母衬底进行常规化学清洗并在大气中进行解理后传入真空系统内加热去气；在清洁的云母表面依次生长由铋化合物薄层与垒层材料构成的超晶格薄膜。即首先在云母表面慢速沉积一层铋化合物作为晶格失配缓冲层，再以同样温度和速率生长一层垒层材料进一步提高表面质量，接下来保持生长温度不变提高生长速率交替生长铋化合物层和垒层，直到设定的超晶格周期数生长完成为止。本发明保证了产品超晶格中每层材料均以理想的二维层状模式生长，达到了铋层状化合物超晶格在云母衬底上较快生长并保持超晶格界面平整，获得的周期可调的超晶格薄膜的技术效果。

主权项

一种铋层状化合物超晶格的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤：步骤(1)——将云母片衬底利用磁控溅射或电子束蒸发方式进行背面镀钼；将镀钼后的衬底依次浸泡在丙酮、无水乙醇溶液中进行超声波清洗，在每种溶液中清洗3min，反复清洗2至3次；用高纯氮气将云母表面吹净，再将云母衬底正面粘在胶带上，然后使用镊子夹住云母衬底沿垂直于云母表面方向快速均匀将其撕下，即得云母衬底；步骤(2)——将云母衬底导入分子束外延系统，加热至350～450℃范围对其进行加热去气，直到背景真空度达到10‑8帕量级；步骤(3)——将云母衬底温度降至150℃，分别升温铋束流源与硒裂解束流源温度至铋束流等效压强达到8×10‑8毫巴，硒裂解束流等效压强达到8×10‑7毫巴后，同时打开铋束流源与硒裂解束流源挡板开始生长第一层8nm厚硒化铋缓冲层，生长速率为0.8nm/min；步骤(4)——保持硒裂解束流等效压强不变，升温束流源温度至铟束流等效压强达到8×10‑8毫巴后，关闭铋束流源挡板并将其束流等效压强增加至1.6×10‑7毫巴，同时打开铟束流源挡板生长第二层2nm厚硒化铟垒层，生长速率为0.8nm/min；步骤(5)——保持硒裂解束流等效压强不变，关闭铟束流源挡板并将其束流等效压强增加至1.6×10‑7毫巴，同时打开铋束流源挡板，重复步骤(3)、(4)步操作，生长超晶格第2周期中厚度为8nm的层，生长速率为1.6nm/min；步骤(6)——保持硒裂解束流等效压强不变，关闭铋束流源挡板同时打开铟束流源挡板生长超晶格第2周期中厚度为2nm的硒化铟垒层，生长速率为1.6nm/min；步骤(7)——重复步骤(5)、(6)完成第3至第n个超晶格周期的生长；步骤(8)——超晶格所有周期生长完成后，立即切断云母衬底加热并自然冷却至室温，即制得本铋层状化合物超晶格。