[发明专利]一种在导电基体上生长单晶氧化铟薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在导电基体上生长单晶氧化铟薄膜的方法，特别涉及一种在导电基体上准垂直生长片状单晶氧化铟构成的薄膜的方法，属于半导体材料技术领域。 

背景技术

氧化铟(In₂O₃)是一种重要的宽带隙n型透明半导体材料，带隙宽度约为3.6eV，广泛应用于太阳电池、平板显示、气体传感器等光电器件及气敏领域。近年来，已有很多方法合成纳米结构的氧化铟，如纳米线、纳米棒、纳米管、纳米花状体以及量子点等，但大部分方法所制备的氧化铟是离散的纳米结构，而在一定的基体上制作In₂O₃半导体薄膜，特别是将低维(如一维，二维)的单晶In₂O₃垂直或准垂直生长在基体上，形成具有特定晶体取向的In₂O₃半导体膜，报道的很少。目前仅有少数几篇文献涉及一维单晶In₂O₃膜的制备：C.J.Chen等(Chen，C.J.；Xu，W. L.；Chern，M.YLow-Temperature Epitaxial Growth of Vertical In₂O₃ Nanowires on A-Plane Sapphire with Hexagonal Cross-Section.Adv.Mater.2007，19，3012-3015.)，P.Nguyen等(Nguyen，P.；Ng，H.T.；Yamada，T.；Smith，M.K.；Li，J.；Han，J.；Meyyapan，M.Direct Integration of Metal Oxide Nanowire in Vertical Field-Effect Transistor.Nano Lett.2004，4，651-657.)和H.W.Kim等(Kim，H.W.；Myung，J.H.；Shim，S.H.；Hwang，W.S.Characteristics of Indium Oxide Rod-Like Structures Synthesized on Sapphire Substrates.Mater.Sci.Forum2006，518，143-148.)报道了利用高温蒸气方法在蓝宝石基体上生长一维In₂O₃纳米线的方法，最近H.F.Liu等(Liu，H.F.；Hu，G.X.；Gong，H.Growth Mechanism and Optical Properties of In₂O₃ Nanorods Synthesized on ZnO/GaAs(111)Substrate.J.Cryst.Growth2009，311，268-271.)也报道了利用射频磁控溅射方法在有氧化锌(ZnO)缓冲层的砷化镓(GaAs)基体上生长一维In₂O₃纳米线的方法。 

上述已报道的在基体上垂直或准垂直生长一维单晶In₂O₃膜的蒸气路线通常需要 620～1000℃高温环境，且往往同时需要金(Au)做催化剂。H.F.Liu所采用的射频磁控溅射方法虽然不需催化剂但仍需要350℃温度环境。众所周知，在此类半导体薄膜的制备中，高温和催化剂的使用往往带来不利因素：高温既会限制基体的选择(如无法使用塑料、玻璃及其他不耐高温的基体)又容易引起半导体材料中晶体缺陷增多；而金属催化剂的使用会带来新的风险：引入残留的催化剂杂质而影响半导体产品的性质。同时这类高温路线需要较复杂的工艺和昂贵的设备，造成高的产品成本。而目前为止未见有采用温和的液相化学路线完成这种半导体膜生长的报道。 

另外，作为光电半导体材料，应用中常涉及与之相接触的电极的制备问题(如太阳电池)，如能直接将低维单晶In₂O₃垂直或准垂直生长在导电的基体上，这将减少额外的电极制备工艺，并能提高器件性质，降低产品成本，从而大大提高制备产品的性价比。但到目前为止，未见有在导电基体上进行垂直或准垂直生长低维单晶In₂O₃薄膜的报道。 

发明内容