[发明专利]一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法

权利要求书

1.一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设置三温区双管路化学气相沉积系统；

2)第一温区第一管路放置BN前驱物，第二温区第二管路放置Mg源前驱物，第三温区放置反应衬底；

3)生长阶段开始前先将真空度控制至低于10^-4torr；

4)氢气和氩气的氛围中对衬底进行800～1000℃退火处理；

5)三温区分别加温至设置温度，第一温区为低温区，温度70～100℃；第二温区为中温区，温度400～900℃；第三温区为高温反应区，温度900～1200℃；

6)第一管路和第二管路分别通载气，携带前驱物和杂质源至反应区混合反应；

7)生长结束，在保护气体中自然冷却到室温，得二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导。

2.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤1)中，所述设置三温区双管路化学气相沉积系统，包括三个独立控温温区和两条独立气体管路，且管路以石英管装置。

3.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤2)中，所述BN前驱物为B、N混合的固态试剂，包括borazane、borazine粉末中的至少一种。

4.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤2)中，所述Mg源前驱物为氮化镁粉末、镁粉。

5.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤2)中，所述反应衬底采用金属薄膜衬底或其他半导体衬底，所述金属薄膜衬底为铜箔、铂箔、镍箔单质金属衬底，或其中至少两种金属合金衬底。

6.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤2)中，所述半导体衬底为Si、SiO₂、GaAs、蓝宝石、GaN衬底。

7.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤3)中，所述将真空度控制至低于10^-4torr利用机械泵和分子泵将管式腔内气压抽至10^-4torr以下。

8.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤4)中，将第三温区升温至800～1000℃，并通氢气和氩气混合气体，对衬底表面氧化层进行退火处理约20～60min。

9.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤6)中，所述第一管路和第二管路分别通载气，携带前驱物和杂质源至反应区混合反应的具体方法为：当三个温区皆达到设定反应温度时，样品制备反应开始，分别从第一管路通入8sccm H₂和20sccm Ar作为输送Borazane蒸汽的载气，第二管路通入4sccm H₂和10sccmAr作为输送Mg₃N₂蒸汽的载气，气体流量和比例可根据掺杂浓度和反应速度需要按比例调控，第一管路和第二管路气体携带前驱物至第三温区部分混合，进行反应，生成Mg掺杂h-BN二维薄膜。

10.如权利要求1所述一种二维六方氮化硼薄膜掺杂获得p型电导的方法，其特征在于在步骤7)中，生长结束后，关闭加热程序，并于外管继续通入H₂和Ar用作保护气体，待降到室温取出样品；所述H₂为5～10sccm，所述Ar为10～20sccm。