[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： | 本发明为一种提高离子注入GaN基稀磁半导体材料室温铁磁性的热退火方法。该方法首先将非磁性离子注入到GaN基底中，对该样品进行快速热退火处理，然后将磁性金属注入到经过退火处理的离子注入GaN基底中，对双离子注入的GaN样品进行第二次快速热退火处理，两次热退火处理都通入了相同的保护气体，升温速率和保温时间根据离子注入的离子种类进行设定。该方法有利于最大程度的激活注入离子活性，消除GaN基稀磁半导体材料中的离子注入损伤，增加自旋电子与载流子之间的交互作用，从而提高了GaN基稀磁半导体材料的室温铁磁性。 | ||
| 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 | ||
【主权项】：
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，非注入能量在50KeV‑100KeV,注入剂量为1ｘ1014/cm‑2~1ｘ1015/cm‑2；然后进行第一次退火，退火温度设为500oC~700 oC， 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；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/cm‑2~1ｘ1017/cm‑2；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 oC，退火温度为30秒~5分钟；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。
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