[发明专利]一种离子注入制备Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜的方法

说明书

本发明公开一种离子注入制备Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜的方法，包括以下步骤：S1、清洗衬底，去除衬底表面油污和杂质；S2、采用磁控溅射设备与离子注入机，以Cu靶与Al靶为溅射靶材，衬底置于磁控溅射设备的真空腔室，通入氩气，在衬底上溅镀Cu、Al共掺杂薄膜；S3、衬底转入离子注入机的真空腔室内，以N₂为离子注入源，在Cu、Al共掺杂薄膜上进行N离子注入，得到Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜；本方法工艺简单，可控性、操作性强；离子注入机对溅镀得到的金属共掺杂薄膜进行N离子注入，并与其中的Al进行反应，生成AlN，过程简单，克服了传统磁控溅射N不易掺杂到薄膜中的缺陷；以N₂为离子源，N₂无毒无害，提高N2的使用效率。

技术领域

本发明涉及功能薄膜技术领域，具体是一种离子注入制备Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜的方法。

背景技术

稀磁半导体是一种新型的自旋电子学材料，其主要是在传统的半导体材料基础上引入自旋，其可应用于全新的电子器件上，具有非常广泛的应用前景。宽能隙半导体材料由于本身的物理性能等因素造成其可能具有高的室温居里温度，可能成为一种非常有用的稀磁半导体材料，目前还处于研究阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子注入制备Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜的方法，该方法能够得到符合要求的Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜，工艺简单、易于控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种离子注入制备Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜的方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底，去除衬底表面油污和杂质；

S2、采用磁控溅射设备与离子注入机，以Cu靶与Al靶为溅射靶材，衬底置于磁控溅射设备的真空腔室，通入氩气，在衬底上溅镀Cu、Al共掺杂薄膜；

S3、衬底转入离子注入机的真空腔室内，以N₂为离子注入源，在Cu、Al共掺杂薄膜上进行N离子注入，得到Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜。

进一步的，步骤S2 溅镀时Cu靶功率30W，Al靶功率100W，工作气压1.0Pa，Ar流量30sccm，溅射时间25min。

本发明的有益效果是，磁控溅射进行金属Cu、Al共掺杂薄膜的制备，工艺简单，可控性、操作性强；离子注入机对溅镀得到的金属共掺杂薄膜进行N离子注入，并与其中的Al进行反应，生成AlN，过程简单，克服了传统磁控溅射N不易掺杂到薄膜中的缺陷；以N₂为离子源，N₂无毒无害，提高N2的使用效率。

具体实施方式

本发明提供一种离子注入制备Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜的方法，包括以下步骤：

S1、清洗衬底，去除衬底表面油污和杂质；可采用普通的玻璃衬底；

S2、采用磁控溅射设备与离子注入机，以Cu靶与Al靶为溅射靶材，衬底置于磁控溅射设备的真空腔室，当真空度达到5.4*10^－4Pa时，通入氩气，溅镀时Cu靶功率30W，Al靶功率100W，工作气压1.0Pa，Ar流量30sccm，溅射时间25min，在衬底上溅镀Cu、Al共掺杂薄膜；

S3、衬底转入离子注入机的真空腔室内，以N₂为离子注入源，在Cu、Al共掺杂薄膜上进行N离子注入，得到Cu掺杂AlN稀磁半导体薄膜。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。