[发明专利]一种稀磁半导体材料制备方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及半导体材料制备技术领域，尤其涉及一种稀磁半导体材料制备方法。

背景技术

半导体材料和磁性材料是现代信息技术中不可或缺的两类重要的材料，使磁特性和半导体特性相结合，制造新型功能器件是磁电子学发展的一个非常重要的分支领域。因此，将现有半导体材料磁性化，在材料实用和基础物理学角度讲都是非常有意义的。

目前，单一能态离子注入法是一种常见的铁磁性半导体制薄膜材料的制备方法。这种方法是将具有铁磁性的离子注入到半导体衬底中，从而获得具有铁磁性的半导体薄膜。

然而，单一能态的离子注入法制备出的稀磁半导体材料的磁性元素在薄膜深度的方向上是高斯分布的，对于使用稀磁半导体薄膜制备出的器件的应用也受到了限制；且单一能态的离子注入法所需要的磁性元素剂量相对较大。稀磁半导体薄膜中的磁性元素需要在纵向分布上进行改进，使用更低剂量的磁性离子来获得更优异的铁磁性，能够使稀磁半导体材料在分立器件和集成电路中获得更广泛的应用。

发明内容

本发明提供一种稀磁半导体材料制备方法，以改善磁性元素在稀磁半导体材料纵向分布的均匀程度，使用更低剂量的磁性离子来获得更优异的铁磁性。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，

提供衬底材料，在所述衬底材料上制备外延层，得到基底材料；

将所述基底材料置于高能离子注入机中，以第一能量和第一剂量将第一离子注入到所述外延层中；

以第二能量和第二剂量将第二离子注入到所述外延层中，得到掺杂材料；

将所述掺杂材料置于快速退火炉中，以第一温度退火至第一时间。

本发明实施例提供的稀磁半导体材料的制备方法包括，在衬底材料上制备外延层，得到基底材料，然后将基底材料置于高能离子注入机中，以第一能量和第一剂量将第一离子注入到外延层中，再以第二能量和第二剂量将第二离子注入到外延层中，得到掺杂材料，最后将掺杂材料置于快速退火炉中，以第一温度退火至第一时间。相对于现有技术中的单一能态的离子注入法，本发明采用双能太离子注入，以不同的能量和剂量向半导体衬底中注入离子，能够改善磁性离子在稀磁半导体薄膜的纵向方向分布的均匀程度，使用更低剂量的磁性离子就可以获得更优异的铁磁性，使稀磁半导体材料在分立器件和集成电路中获得更广泛的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种稀磁半导体材料制备方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种稀磁半导体材料制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种稀磁半导体材料制备方法的流程示意图。该方法可用来制备稀磁半导体薄膜材料。如图1所示，该方法包括：

S110、提供衬底材料，在所述衬底材料上制备外延层，得到基底材料。

其中，衬底材料又称基板材料，也被称之为支撑衬底材料。衬底主要是外延层生长的基板，在生产和制作过程中，起到支撑和固定的作用。且与外延层的特性配合要求比较严格，否则会影响力到外延层的生长或是芯片的品质。外延层是指生长沉积在衬底上的部分，外延层的厚度比衬底的厚度小很多。基底材料是指在衬底材料上生长有外延层的外延片，包括衬底材料和外延层。

S120、将所述基底材料置于高能离子注入机中，以第一能量和第一剂量将第一离子注入到所述外延层中。