[发明专利]一种制备p型Cu2O薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备p型Cu₂O薄膜的方法，利用等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术的方法, 以氨气(NH₃)作为掺杂源, 生长高电学性能，良好均匀性的p型Cu₂O薄膜，属于半导体材料技术领域。

背景技术

等离子体增强原子层沉积（PEALD）是通过将气相分子源(前躯体) 脉冲交替通入反应腔内并在淀积基体上吸附形成淀积膜的一种新型薄膜生长技术,ALD生长的薄膜有着组分和厚度能够达到原子层级的控制,大面积表面上保持良好的薄膜均匀性,良好的台阶覆盖能力和保型性等优点,能够完全满足微纳尺度器件制备的要求。此外， ALD技术拥有较宽的反应温度窗口,而且反应的温度较低,一般在200～400 ℃,是一种很有发展前景的薄膜制备方法。

δ掺杂是指将掺入半导体内的杂质原子限制在一层或几层半导体原子平面内，提高局限区域的掺杂浓度。δ掺杂半导体中特殊的杂质浓度分布，使材料具有优于常规掺杂分布所获得的的光电性质。ALD技术制备Cu₂O薄膜可以以δ掺杂方式有效改善Cu₂O薄膜电学性质，提高空穴浓度和迁移率。因此通过对Cu₂O进行 δ掺杂，可以提高掺杂效率，得到高质量的p型Cu₂O薄膜。

Cu₂O的带隙宽度约为2. 1 eV, 对应于太阳光谱的可见光波段，且有较高的可见光区吸收系数。另外，其具有高载流子迁移率，较高的少子扩散长度等特点，使得Cu₂O成为重要的光伏材料。此外，由于Cu₂O 材料内部存在大量空位缺陷V_Cu,  在Cu₂O 内部扮演着受主的角色, 使得Cu₂O 成为一种天然且长期稳定的p 型半导体。同时，Cu₂O的低成本、无毒性、长期稳定等特点，使其在发光二级管、透明导电电极等光电子领域也有着重要的应用前景。然而随着研究的深入,要求材料具有更好的电学性能,更高的薄膜均匀性,因此继续开发具有上述特点的Cu₂O薄膜。

发明内容

针对背景技术中提出的问题，本发明采用了等离子体增强原子层沉积（PEALD）技术制备高电学性能，良好均匀性的高质量p型Cu₂O薄膜，方法简单，容易实现。

在PEALD中以NH₃作为掺杂，通过δ掺杂方式实现Cu₂O薄膜的p型掺杂，并对掺杂量进行控制。通过对其进行物性研究反馈并优化沉积条件，得到具有良好电学特性的Cu₂O薄膜。

具体实施方式

本发明所述的一种制备p型Cu₂O薄膜的方法，其包括以下步骤：

（1）    在PEALD中以NH₃作为掺杂，通过δ掺杂方式，获得p型Cu₂O薄膜。

（2）    本方法首先在衬底上沉积一层NH₃。

（3）    在沉积的NH₃基础上层积一层Cu^I。

（4）    紧接着层积一层O₂，生成一分子层氮气，n分子层Cu₂O，完成一个周期。

（5）    根据需要生长N个这样的周期。

附图说明：图1为PEALD方法N掺杂p型Cu₂O薄膜原理图。