[发明专利]一种碘化亚铜半导体膜的微波等离子体制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体膜的制备方法，尤指一种碘化亚铜半导体膜的微波 等离子体制备方法。

背景技术

碘化亚铜是为数不多的p型半导体，直接禁带宽度为3.1eV。CuI半导体的 导电性取决于半导体中I的掺杂度，最优化掺杂后面电阻可以降低到25Ω/cm2。 由于CuI半导体具有良好的光学性能和电学性能。目前对于CuI研究主要集中 在以CuI为空穴收集体(即为光阴极)来制备固体染料敏华光伏电池和用作有 机合成的催化剂以及制备导电纤维等方面。

碘化亚铜作为一种新材料，制备工艺还不成熟。碘化亚铜为灰白色或棕黄 色粉末，特性是不溶于水和乙醇，可溶于浓硫酸、盐酸、氨水和碘化钾、硫代 硫酸盐、氰化钠的水溶液。在光的作用下容易分解。目前的现有的制备方法有 电沉积法、脉冲激光沉积技术、蒸发合成法、溶剂蒸发法等。这些方法的成膜 性、重复性较差，难以工业化应用。

发明内容

针对上述方法所存在的不足，本发明提出了一种新的碘化亚铜半导体膜 的制备方法。

在真空状态下，以氩气等惰性气体为轰击离子，在微波辐照下形成等离子 体；以纯金属铜作靶，采用交流辉光放电由氩离子溅射出铜离子，同时用微波 辐照维持微持等离子的状态，离化率可达20％；通入碘的蒸汽，微波辐照下形成 碘离子；铜离子与碘离子共同在基片上沉积成碘化亚铜薄半导体膜。控制碘蒸 汽的通入量，可控制碘化亚铜的掺杂程度，薄膜粘附性强。

通过本发明，可提供一种碘化亚铜薄半导体膜的制备方法。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明的硬件结构示意图。

图中，1.波导及调谐装置，2.石英微波窗口，3.进气口，4.等离子室，5. 弧形Cu靶电极，6.冷却水系统，7.视窗，8.基座及加热装置，9.真空系统，10. 微波系统，11.镀膜室，12.成膜衬底，13.载气进气口，14.碘蒸气进气口。

具体实施方式

参阅图1所示，本发明的硬件结构包括波导及调谐装置(1)、石英微波窗 口(2)、氢气进气口(3)、等离子室(4)、弧形Cu靶电极(5)、冷却水系统(6)、 视窗(7)、基座及加热装置(8)、真空系统(9)、微波系统(10)、镀膜室(11)、 成膜衬底(12)、载气进气口(13)和碘蒸气进气口(14)。

微波从微波系统(10)发射出来后，经过石英微波窗口(2)到达镀膜室(11)。 此时，1000V交流电加在两个弧形Cu靶电极(5)上，通过载气进气口(13)， 通入载气(Ar)，使两级的气体Ar电离成等离子气团，到达镀膜室(11)的微 波将这些等离子气团输运到弧形Cu靶电极(5)上，此时，Ar等离子体对弧形 Cu靶电极(5)的金属表面进行等离子轰击，溅射出的金属粒子被微波辐照而电 离，并形成等离子气团，并输运到成膜衬底(12)上。成膜衬底(12)加了负 偏压，带负偏压的成膜衬底(12)使铜离子消电离而淀积成膜。

参阅图1所示，打开基座加热装置(8)，加热到300-500℃。通过冷却水系 统(6)通入冷却水，在真空系统(9)中，抽真空到1.3×10-3Pa以下，调节 真空系统(9)中的真空泵为低速档。通过载气进气口(13)送载气(Ar)：1～ 5×10Pa，再通过氢气进气口(3)加H2到1～5×10Pa。

通过微波系统(10)送入微波，微波的灯丝电流为0.3A，使气体辉光放电， 加偏压180V。离子清洗镀膜室(11)和成膜衬底(12)15分钟。清洗完成后， 将微波电流调到0.1-0.2A，偏压调到60V。调节基座及加热装置(8)的加热电 压，使温度降到250℃左右。

关闭氢气进气口(3)，调节载气进气口(13)，调节载气Ar量，使真空度 保持在2～5×10Pa，通过碘蒸气进气口(14)通入碘蒸汽，将弧形Cu靶电极(5) 的电压升至900～1100V，几分钟后，弧形Cu靶电极(5)下部区域产生辉光放 电，并开始向成膜衬底(12)沉积碘化亚铜半导体膜。波膜厚度可用膜层监控 仪测量。