[发明专利]一种掺杂铁酸铋半导体薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种掺杂铁酸铋半导体薄膜材料，其特征在于所述薄膜材料为n型半导体，分子式为 BiFe_1-xA_xO₃，其中x为0.0005-0.5，A为Nb或Mn元素中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的掺杂铁酸铋半导体薄膜材料，其特征在于所述的半导体薄膜材料厚度为15-500nm，电阻率为8.6×10^-5-3×10^-3Ω·cm，n型载流子浓度为1.4×10¹⁹ -1.6×10²²cm^-3。

3.一种掺杂铁酸铋半导体薄膜材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)BiFe_1-xA_xO₃靶材的制备：以Bi₂O₃、Fe₂O₃和A对应的氧化物为原料，按化合物的各元素化学计量比称量氧化物，其中，化合物中x为0.0005-0.5，A为Nb或Mn元素中的一种或两种，将称好的氧化物放入球磨罐中，加入酒精后球磨，将球磨好的料烘干，压片成型后放入加热炉中烧结；

(2)BiFe_1-xA_xO₃薄膜的制备：采用物理气相沉积法，将衬底和步骤1中的靶材安装入生长腔内，抽真空，调节衬底温度和生长腔内氧压后，先预溅射，再沉积薄膜；

(3)在10^-5-10⁵Pa氧气压下退火。

4.根据权利要求3所述的掺杂铁酸铋半导体薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤1中所述的球料比为3:1，所述的球磨时间为6-10小时，所述的烧结温度为800-900℃，烧结时间为0.5-2小时。

5.根据权利要求3所述的掺杂铁酸铋半导体薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤2中所述的衬底为SrTiO₃、DyScO₃、LaAlO₃或NdGaO₃，衬底温度为300-700℃，生长腔内氧压为0.1-100Pa，预溅射时间为3-15分钟。

6.根据权利要求3所述的掺杂铁酸铋半导体薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤2中所述的物理气相沉积法为脉冲激光沉积法、激光分子束外延法或磁控溅射法。

7.根据权利要求6所述的掺杂铁酸铋半导体薄膜材料的制备方法，其特征在于所述的脉冲激光沉积法和激光分子束外延法中，激光器能量为30-300mJ，频率在1-10Hz。

8.根据权利要求6所述的掺杂铁酸铋半导体薄膜材料的制备方法，其特征在于所述的磁控溅射法中，溅射功率为100-1500W。

9.根据权利要求3所述的掺杂铁酸铋半导体薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤3中所述的退火温度为300-700℃，退火时间为10-200分钟。