[发明专利]一种p型ZnO的欧姆接触电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及欧姆接触电极及其制备方法，尤其是p型ZnO的欧姆接触电极及其制备方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

宽禁带化合物半导体ZnO由于具有一系列优良的特性被认为是一种理想的短波长光电器件材料。目前，p型ZnO的制备已经取得了重大突破，ZnO基发光二极管的实现也已经曙光初现。现有p型ZnO的欧姆接触电极多采用Ni和Au来制备，Ni和Au在热退火过程中均会向半导体内部扩散，影响电极的稳定性以及p型ZnO层的性能。制备具有低接触电阻率和热稳定性的欧姆接触对于实现性能优良、具有商业生存力和竞争力的ZnO发光二极管具有重要意义。

Ni和Pt都具有较高的功函数，适合与p型ZnO形成欧姆接触。Ni具有良好的附着力，Pt具有很好的稳定性。在快速热退火过程中，Pt与向外扩散的Ni形成合金保护层，可以避免电极材料受到环境的影响而造成性能衰退，同时可以避免p型ZnO中的受主杂质向外逃逸；金属与p型ZnO界面处的原子扩散也有利于降低界面处的势垒高度，从而可以获得具有较低接触电阻率的欧姆接触。

发明内容

本发明的目的是为改善ZnO基半导体器件性能，而提供一种具有低接触电阻率和热稳定性的p型ZnO的欧姆接触电极。

本发明的p型ZnO的欧姆接触电极，在p型ZnO层上自下而上依次沉积第一电极层和第二电极层，所说的第一电极层是金属Ni层，第二电极层是金属Pt层。

通常，金属Ni层的厚度为20～40nm，金属Pt层的厚度为80～120nm。

本发明的p型ZnO的欧姆接触电极的制备方法，依次包括以下步骤：

1)将p型ZnO层用丙酮或者无水乙醇超声清洗，然后用去离子水冲洗，再用氮气吹干；

2)在清洗好的p型ZnO层表面光刻出电极图案；

3)采用真空电子束蒸发法在光刻好的p型ZnO层上依次沉积金属Ni层和金属Pt层；沉积结束，浸入丙酮中，将不需要沉积金属的部分剥离，露出p型ZnO层，然后放入退火炉中，在氮气气氛下，于400℃～550℃退火60～90秒。

本发明的p型ZnO的欧姆接触电极的有益效果在于：

1)Ni和Pt都具有较高的功函数，与p型ZnO接触时势垒高度比较小，可以获得更低的接触电阻率，有利于器件应用。

2)快速热退火导致的原子扩散会使电极金属表面附近形成一层Pt-Ni合金保护层，可以避免电极材料受到环境的影响而造成性能衰退，同时可以避免p型ZnO中的受主杂质向外逃逸，保持p型ZnO层中的空穴浓度，从而可以维持器件性能的稳定性。

附图说明

图1是p型ZnO欧姆接触电极的结构示意图。

图2是欧姆接触电极在退火前后的扫描电镜照片，其中a)为退火前，b)为退火后。

具体实施方式

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

参照图1，本发明的p型ZnO欧姆接触电极，在p型ZnO层1上自下而上依次沉积第一电极层2和第二电极层3，其中，第一电极层2是金属Ni层，第二电极层3是金属Pt层。

实施例1：

本实施例中的P型ZnO为采用MOCVD非等离子体氮掺杂方法在玻璃衬底上制备而成。首先将p型ZnO层用丙酮或者无水乙醇超声清洗5～10分钟，然后用去离子水冲洗，再用氮气吹干。接下来将清洗好的p型ZnO层在100℃下烘烤5分钟，置于匀胶机中涂覆光刻胶，涂好光刻胶后在相同条件下再次进行烘烤，然后将光刻掩膜版贴在样品表面，进行曝光，显影，在p型ZnO层表面光刻出电极图案。将光刻好的p型ZnO层置于真空电子束蒸发设备中，将生长室抽真空至5×10^-7托，先沉积20nm的金属Ni层，接着沉积80nm的金属Pt层。沉积完毕，将电极样品从设备中取出，浸入丙酮中，将不需要沉积金属的部分剥离，露出p型ZnO层。剥离完成以后，将电极样品放入退火炉中，在氮气气氛下，于450℃退火60秒钟。本例制备的氮掺杂p型ZnO的欧姆接触电极的接触电阻率为3.81×10^-6Ωcm²。

实施例2：