[发明专利]在铝酸镁衬底上高质量锌极性ZnO单晶薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种在铝酸镁衬底上高质量锌极性ZnO单晶薄膜的制备方法，其步骤为：对铝酸镁(111)衬底表面在低温下进行氧等离子体预处理，形成氧终止的清洁表面；然后在富氧条件下低温生长氧化镁薄层，再升高衬底温度在氧气氛下进行退火处理，最后获得表面富氧的氧化镁缓冲层，为外延生长锌极性ZnO提供一个均匀的形核层，然后通过二步生长法制备得到单一锌极性的高质量ZnO薄膜。本发明可有效地控制氧化锌薄膜的极性，获得器件质量的氧化锌薄膜，适用于p型氧化锌掺杂的模板以及高性能光电子器件的制作。

主权项

1、一种在铝酸镁衬底上高质量锌极性ZnO单晶薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用公知的方法对市售铝酸镁(111)衬底背面进行镀钼，并进行清洗，然后将衬底导入分子束外延生长系统；2)在250～500℃温度下进行30分钟左右的射频氧等离子体处理，射频功率为300～450W，氧气流量为1～3sccm，以得到清洁的铝酸镁(111)表面；3)在富氧的条件下，温度介于250～500℃之间沉积氧化镁层，控制沉积时间以获得3～5nm厚的薄层；4)在氧气氛下温度为700～800℃下退火，最后获得表面富氧的均匀氧化镁薄层；5)温度在200～500℃之间沉积厚度为10～30nm的ZnO缓冲层，通过公知的手段将生长时氧、锌束流调整至接近理想配比而稍微富氧的范围，可得到锌极性ZnO；6)在700～800℃温度，氧气氛下退火；退火时间为10～30分钟；7)在500～700℃进行外延层的生长，生长时间为2～4小时；通过公知的手段将生长时氧、锌束流调整至接近理想配比而稍稍富氧的范围；ZnO薄膜生长结束后，在700～800℃温度，氧气氛下进行退火，退火时间为10～30分钟。