[发明专利]一种在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法

权利要求书

1.一种在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，该方法具体为：

1)采用公知的方法对市售c面蓝宝石衬底背面进行镀钼，并进行化学去脂清洗，然后将衬底导入超高真空制膜系统；

2)在不低于1×10^-8mbar的真空条件下，将衬底升温至700～900℃下进行高温热处理；

3)在100～500℃下对衬底表面进行的活性氧等离子体处理；

4)在衬底温度为500℃～1500℃条件下进行BeO缓冲层的外延生长，并将制得的BeO缓冲层作为ZnO单晶薄膜的生长模板；

5)在衬底温度为300～500℃条件下沉积ZnO缓冲层；

6)在衬底温度为650～800℃、氧气氛条件下退火；

7)在550～700℃进行ZnO外延层的生长，通过公知的手段将生长时氧、锌束流调整至接近理想配比的范围；

8)ZnO薄膜生长结束后，在700～850℃、氧气氛下进行退火。

9)在氧气氛下降至室温，取出样品。

2.如权利要求1所述的在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，所述步骤1)中超高真空制膜系统为分子束外延系统。

3.如权利要求1所述的在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，所述步骤2)中高温热处理时间为：10～30分钟。

4.如权利要求1所述的在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，所述步骤3)中活性氧等离子体处理时间为：10～30分钟，射频功率为300W，氧气流量为2.0sccm。

5.如权利要求1所述的在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，所述步骤4)中BeO缓冲层的厚度为2～30nm。

6.如权利要求1所述的在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，所述步骤5)中ZnO缓冲层的厚度为10～30nm。

7.如权利要求1所述的在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，所述步骤6)中退火时间为10～30分钟，射频功率为300W，氧气流量为1.8sccm。

8.如权利要求1所述的在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，所述步骤7)中ZnO外延层的厚度为300～1000nm。

9.如权利要求1所述的在蓝宝石衬底上制备高质量ZnO单晶薄膜的方法，其特征在于，所述步骤8)中退火时间为10～30分钟，射频功率为340W，氧气流量为2.0sccm。