[发明专利]一种稼酸镁薄膜的制备方法及稼酸镁薄膜

说明书

本发明提供的高性能混相MgGa₂O₄薄膜的制备方法，将衬底放入生长腔内，以有机镁化合物作为镁源，有机镓化合物作为镓源，以高纯氧气为氧源，于高温条件下生长MgGa₂O₄薄膜，通过生长温度、镁源、镓源和氧气流量的精确控制，实现了高质量MgGa₂O₄薄膜的生长，为制备相应的高性能紫外光电器件打下了良好的材料基础。

技术领域

本发明涉及半导体材料生产技术领域，特别涉及一种MgGa₂O₄薄膜的制备方法及MgGa₂O₄薄膜。

背景技术

稼酸镁(MgGa₂O₄)薄膜材料带隙可调范围较宽(4.8eV-7.8eV)，在原理上可以应用于258-160nm范围内的紫外光电器件等领域。由于Ga²⁺离子和Mg²⁺离子半径非常接近，MgGa₂O₄材料中Mg或Ga原子的混入不会引入很大的晶格畸变，因此原理上MgGa₂O₄薄膜可以获得较高的质量。另外由于MgGa₂O₄薄膜材料还具有生长温度低，抗辐射性能强，以及热稳定性好等天然优势，因此MgGa₂O₄适合于制作固体紫外探测器。

如要想实现高性能紫外光电探测器，首先要实现高质量MgGa₂O₄薄膜的生长。理论上，制备MgGa₂O₄薄膜的手段主要有PLD(脉冲激光沉积)技术、磁控溅射、MBE(分子束外延)、MOCVD(金属有机物化学气相沉积)等方法。由于MgGa₂O₄薄膜材料存在严重的分相问题，随着Mg组分的增加，相应的MgGa₂O₄薄膜在制备过程中逐渐由单斜结构向立方结构过渡，如何增加Mg组分而不降低晶体结晶质量？这时候合适的衬底就显得尤为重要。目前来说，与MgGa₂O₄晶格失配最小的铝镁酸钪，由于价格昂贵，不利于MgGa₂O₄薄膜及其相应器件的应用，MgO衬底也存在相似的问题。蓝宝石衬底与MgGa₂O₄的晶格失配虽较上述两种衬底稍大，但是也在可接受范围内，而且蓝宝石衬底的价格要低得多，因此，在蓝宝石衬底上制备高质量MgGa₂O₄薄膜，对于MgGa₂O₄薄膜及其相应器件的发展和应用将产生一定的积极影响。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种MgGa₂O₄薄膜结晶质量高的MgGa2O4薄膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种高性能混相MgGa₂O₄薄膜的制备方法，包括下述步骤：

将衬底放入生长腔内，以有机锌化合物作为锌源，有机镁化合物作为镁源，以高纯氧气为氧源，于高温条件下生长MgGa₂O₄薄膜。

在一些较佳的实施例中，所述衬底为蓝宝石衬底。

在一些较佳的实施例中，所述有机锌化合物为二乙基锌和/或二甲基锌，有机镁化合物为对甲基二茂镁。

在一些较佳的实施例中，所述有机锌化合物以高纯氮气为载气，所述载气流速为5-20sccm；所述有机镁化合物以高纯氮气为载气，所述载气流速为10-40sccm。