一种生长单相外延m面ZnOS三元合金薄膜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及ZnOS薄膜技术领域，具体而言，涉及一种生长单相外延m面ZnOS三元 合金薄膜的方法。
【背景技术】
[0002] ZnO作为新一代宽禁带半导体，在紫外光探测器、透明电极、表面声波器件、传感器 等方面都有着广泛的应用。ZnO的能带工程一直是研宄的热点。
[0003] 2004年B.K.Meyer等用反应溅射法在玻璃和c面蓝宝石上沉积得到c轴取向的极 性面ZnOS薄膜，并得到ZnOS带隙随S含量呈二次曲线变化。对于极性面ZnOS的生长技术 如PLD方法在近年来已日趋成熟。近年来，非极性面ZnO基半导体由于其克服了斯塔克效 应，能大大提高量子阱的内量子效率而成为研宄热点，而m面ZnO由于其生长过程中易出现 (]()了3)，（〇〇〇2)，（1132)等杂相而使得其研宄得到限制。
[0004] 对于m面ZnOS三元合金薄膜，想要对其做进一步研宄，首要工作是实现单相外延m 面ZnOS三元合金薄膜的制备，目前对于单相外延m面ZnOS薄膜尚没有可参考的制备技术。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低、设备要求低的生 长单相外延m面ZnOS三元合金薄膜的方法。
[0006] 本发明提供了一种生长单相外延m面ZnOS三元合金薄膜的方法，该方法包括：
[0007] 步骤1，采用ZnS作为溅射靶材，采用m面蓝宝石作为衬底；
[0008] 步骤2，清洗靶材和衬底，将所述靶材和所述衬底分别固定在靶台和样品台上装入 真空室，调整所述样品台和所述靶台的间距，并开启真空泵抽真空至真空度为5Xl(T4Pa以 下；
[0009] 步骤3,开启衬底加热器将衬底升温，调节生长温度为400-700°C;
[0010] 步骤4,通入氧气，调整氧压为0. 02-5Pa;
[0011] 步骤5,开启激光器，设定激光器的激光脉冲频率为5Hz，设定激光脉冲能量为 350mJ/pulse；
[0012] 步骤6,启动所述靶台和所述样品台的自转，开启所述激光器，激光溅射靶材2-3 分钟，旋开样品台的挡板，开始沉积薄膜，沉积完成后关闭所述激光器，关闭所述氧气阀和 所述衬底加热器，让沉积的薄膜自然冷却至室温后再取出真空室。
[0013] 作为本发明进一步的改进，步骤1中是将靶材和衬底依次经过丙酮、无水乙醇和 去离子水经超声清洗器清洗10分钟。
[0014] 作为本发明优选的，ZnS陶瓷靶材的纯度为99. 99%。
[0015] 本发明的有益效果为：制备工艺简单，所需设备要求低，且制备方法易于控制。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的一种生长单相外延m面ZnOS三元合金薄膜方法的流程图；
[0017]图2为本发明第一、二、三实施例所得薄膜样品的XRD图谱；
[0018] 图3为本发明第四、五、六实施例所得薄膜样品的XRD图谱。
【具体实施方式】
[0019] 下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0020] 实施例1，如图1和2所示，本发明第一实施例的一种生长单相外延m面ZnOS三元 合金薄膜的方法，该方法包括：
[0021] 步骤1，采用纯度为99. 99%的ZnS作为溉射祀材，采用m面蓝宝石作为衬底；
[0022] 步骤2,将靶材和衬底依次经过丙酮、无水乙醇和去离子水经超声清洗器清洗10 分钟，再将靶材和衬底分别固定在靶台和样品台上装入真空室，调整样品台和靶台的间距， 并开启真空泵抽真空至真空度为5Xl(T4Pa以下；
[0023] 步骤3,开启衬底加热器将衬底升温，并将升温后的温度稳定在700°C;
[0024] 步骤4,通入氧气，使真空室内的氧压稳定在0. 02Pa;
[0025] 步骤5,开启激光器，设定激光脉冲能量为350mJ/pulSe，激光脉冲频率为5Hz，激 光脉冲个数为9000个；
[0026] 步骤6,启动祀台和样品台的自转，样品台的转速为10r/min，祀台的自转速度为 5r/min，激光预溅射靶材2分钟，旋开样品台的挡板，开始沉积薄膜，沉积30分钟后停止沉 积并关闭激光器，关闭氧气阀和衬底加热器，让沉积的薄膜自然冷却至室温后再取出真空 室。
[0027] 实施例2,如图1和2所示，本发明第二实施例的一种生长单相外延m面ZnOS三元 合金薄膜的方法，该方法包括：
[0028] 步骤1，采用纯度为99. 99%的ZnS作为溅射靶材，采用m面蓝宝石作为衬底；
[0029] 步骤2,将靶材和衬底依次经过丙酮、无水乙醇和去离子水经超声清洗器清洗10 分钟，再将靶材和衬底分别固定在靶台和样品台上装入真空室，调整样品台和靶台的间距， 并开启真空泵抽真空至真空度为5Xl(T4Pa以下；
[0030] 步骤3,开启衬底加热器将衬底升温，并将升温后的温度稳定在700°C;
[0031] 步骤4,通入氧气，使真空室内的氧压稳定在3Pa;
[0032] 步骤5,开启激光器，设定激光脉冲能量为350mJ/pulSe，激光脉冲频率为5Hz，激 光脉冲个数为9000个；
[0033] 步骤6,启动祀台和样品台的自转，样品台的转速为10r/min，祀台的自转速度为 5r/min，激光预溅射靶材3分钟，旋开样品台的挡板，开始沉积薄膜，沉积30分钟后停止沉 积并关闭激光器，关闭氧气阀和衬底加热器，让沉积的薄膜自然冷却至室温后再取出真空 室。
[0034] 实施例3,如图1和2所示，本发明第三实施例的一种生长单相外延m面ZnOS三元 合金薄膜的方法，该方法包括：
[0035] 步骤1，采用纯度为99. 99%的ZnS作为溉射祀材，采用m面蓝宝石作为衬底；
[0036] 步骤2,将靶材和衬底依次经过丙酮、无水乙醇和去离子水经超声清洗器清洗10 分钟，再将靶材和衬底分别固定在靶台和样品台上装入真空室，调整样品台和靶台的间距， 并开启真空泵抽真空至真空度为5Xl(T4Pa以下；
[0037] 步骤3,开启衬底加热器将衬底升温，并将升温后的温度稳定在700°C;
[0038] 步骤4,通入氧气，使真空室内的氧压稳定在5Pa;
[0039] 步骤5,开启激光器，设定激光脉冲能量为350mJ/pulSe，激光脉冲频率为5Hz，激 光脉冲个数为9000个；
[0040] 步骤6,启动祀台和样品台的自转，样