[发明专利]Sb掺杂生长p型Zn1－xMgxO晶体薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜的生长方法，尤其是Sb掺杂生长p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜的方法。

背景技术

ZnO中掺入适量的MgO，将Mg取代Zn的位置，可以有效地调节ZnO的禁带宽度。由于Mg²⁺与Zn²⁺的离子半径非常接近，所以Mg对Zn的替代不会引起晶格常数的很大变化，当Mg含量不太高时，Mg的掺入不会改变ZnO的晶体结构。因此，Zn_1-xMg_xO晶体薄膜是ZnO理想的势垒层材料。如果能够制备可控的p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜，不但可以提高ZnO基器件的发光效率，而且有望开辟ZnO基激光二极管的应用。

目前关于如何获得具有优异性能的p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜一直没有解决，影响了Zn_1-xMg_xO晶体薄膜在光电器件中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种Sb掺杂生长p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜的方法。

本发明的Sb掺杂的p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜，其载流子浓度为10¹⁵～10¹⁷cm^-3。

Sb掺杂生长p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜的方法，采用的是脉冲激光沉积法，包括以下步骤：

1)称量纯度≥99.99％的ZnO、MgO和Sb₂O₃粉末，其中Mg的摩尔百分含量x为0＜x＜20％，Sb的摩尔百分含量y为0＜y＜5％，将上述粉末球磨混合均匀、压制成型，然后在1000～1300℃温度下烧结，得掺Sb的Zn_1-xMg_xO陶瓷靶；

2)将步骤1)制得的陶瓷靶和清洗过的衬底放入脉冲激光沉积装置生长室中，靶材与衬底之间的距离保持为4～6cm，生长室真空度至少抽至10^-3Pa，衬底加热升温到300～500℃，生长室通入纯氧气，控制压强为0.1～1Pa，开启激光器，让激光束聚焦到靶面烧蚀靶材，形成余辉，沉积在衬底上，制得Sb掺杂的p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜，将薄膜在氧气氛下冷却至室温。

上述纯氧的纯度为99.99％以上。所说的衬底可以是氧化锌、蓝宝石、硅或石英。

本发明通过调节靶材中Sb的摩尔百分含量可以制备不同掺杂浓度的p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜，生长时间由所需晶体薄膜的厚度决定。

本发明的有益效果在于：

1)方法简单，p型掺杂浓度可以通过调节靶材中Sb的含量来控制；

2)在Zn_1-xMg_xO晶体薄膜生长过程中实现受主Sb的实时掺杂；

3)由于掺杂元素来自靶材，因此可以实现高浓度掺杂；

4)本发明的p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜的禁带宽度在3.4～4.0eV范围可调，为ZnO基光电器件的应用提供关键的势垒材料。

附图说明

图1是根据本发明方法采用的脉冲激光沉积装置示意图，图中：1为激光器；2为生长室；3为靶材；4为衬底；

具体实施方式

以下结合图1，通过实例对本发明作进一步的说明。

Sb掺杂生长p型Zn_1-xMg_xO晶体薄膜的方法，步骤如下：