一种ZnGeP2半导体材薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种ZnGeP2半导体材薄膜的制备方法，该制备方法采用ZnGeP2作为靶材，在经过特殊工艺处理过的绝缘基片上，采用离子溅射工艺沉积得到铁磁半导体薄膜材料，居里温度高，得到的产品稳定性高，性能优良。

【技术实现步骤摘要】
一种ZnGeP2半导体材薄膜的制备方法
本专利技术涉及半导体材料制造领域，具体涉及一种ZnGeP2半导体材薄膜的制备方法。
技术介绍
磁性半导体是指非磁性半导体中的部分阳离子被磁性过渡金属元素或稀土金属离子取代后形成的磁性半导体。磁性离子掺杂到半导体中形成磁性半导体后，载流子自旋和磁性离子自旋之间存在交换耦合作用，磁性离子自旋可以产生铁磁性极化作用，将载流子俘获在铁磁自旋簇中，形成磁束缚态极子。随着外加磁场的增加，内部的束缚态磁极化子越来越多的被破坏掉，使更多的载流子被释放出来参与导电。因此磁性半导体在电学、磁学和光学等方面具有独特的性质，例如反常霍尔效应、巨负磁阻效应、增强磁光效应等。目前通过磁性元素掺杂或离子注入等手段可以获得磁性半导体材料，但是绝大多数磁性材料的居里温度(TC)远低于室温，如GaMnAs和ZnMnSe磁性材料的居里温度分别为110K和50K，无法满足实际应用的要求。因此，探索具有更高居里温度的新型磁性半导体材料具有非常重要的意义。现有的铁磁半导体材料大多为薄膜，存在稳定性差、纯度低、对制备工艺条件要求高等问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种ZnGeP2半导体材薄膜的制备方法，该制备方法采用ZnGeP2作为靶材，在经过特殊工艺处理过的绝缘基片上，采用离子溅射工艺沉积得到铁磁半导体薄膜材料，居里温度高，得到的产品稳定性高，性能优良。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种ZnGeP2半导体材薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）基片处理将绝缘基片切削研磨后，依次在酒精、丙酮和去离子水中超声清洗100-150s；然后，取出、用干燥氮气吹干；（2）制备ZnGeP2靶材按摩尔比Zn:Ge:P＝1:1:2的比例分别称取Zn、Ge和P三种单质原料，将原料一起研磨均匀，装入石英管内，抽真空后，封烧石英管；将石英管采用阶段性升温，先以25-35℃/h的升温速率升至400℃-450℃，恒温10-15h，继续升温至反应温度850-1000℃，恒温反应12-15h，最后自然降温至室温；打开石英管，取出结晶较好的料块，用去离子水清洗干净，放置于烘箱中干燥处理，得到ZnGeP2靶材；（3）将上述干燥后的绝缘基片的温度调至100-150℃，采用磁控溅射法，将所述ZnGeP2在所述绝缘基片上制成所述铁磁半导体薄膜材料；磁控溅射制成所述铁磁半导体薄膜材料的具体条件为，溅射腔压强1-5Pa，溅射腔气氛为氩气，溅射功率为12-15W/cm2，沉积速率为10-100nm/min，溅射时间为3-5h。优选的，在所述步骤（1）中，所述切削需利用切削液进行，该切削液采用如下工艺制得：向水中依次加入聚乙二醇、羟乙基乙二胺、三乙醇胺，混合均匀，静置20min，再加入FA/QB螯合剂，混合搅拌均匀，静置30min，得到切削液，其中切削液的各组分的重量百分比为：聚乙二醇15-25%，羟乙基乙二胺20-25%，三乙醇胺5-10%，FA/QB螯合剂10-15%，余量为水。具体实施方式实施例一将绝缘基片切削研磨后，依次在酒精、丙酮和去离子水中超声清洗100s；然后，取出、用干燥氮气吹干。所述切削需利用切削液进行，该切削液采用如下工艺制得：向水中依次加入聚乙二醇、羟乙基乙二胺、三乙醇胺，混合均匀，静置20min，再加入FA/QB螯合剂，混合搅拌均匀，静置30min，得到切削液，其中切削液的各组分的重量百分比为：聚乙二醇15%，羟乙基乙二胺20%，三乙醇胺5%，FA/QB螯合剂10%，余量为水。按摩尔比Zn:Ge:P＝1:1:2的比例分别称取Zn、Ge和P三种单质原料，将原料一起研磨均匀，装入石英管内，抽真空后，封烧石英管。将石英管采用阶段性升温，先以25℃/h的升温速率升至400℃，恒温10-15h，继续升温至反应温度850℃，恒温反应12h，最后自然降温至室温。打开石英管，取出结晶较好的料块，用去离子水清洗干净，放置于烘箱中干燥处理，得到ZnGeP2靶材。将上述干燥后的绝缘基片的温度调至100℃，采用磁控溅射法，将所述ZnGeP2在所述绝缘基片上制成所述铁磁半导体薄膜材料；磁控溅射制成所述铁磁半导体薄膜材料的具体条件为，溅射腔压强1Pa，溅射腔气氛为氩气，溅射功率为12W/cm2，沉积速率为10nm/min，溅射时间为3-5h。实施例二将绝缘基片切削研磨后，依次在酒精、丙酮和去离子水中超声清洗150s；然后，取出、用干燥氮气吹干。所述切削需利用切削液进行，该切削液采用如下工艺制得：向水中依次加入聚乙二醇、羟乙基乙二胺、三乙醇胺，混合均匀，静置20min，再加入FA/QB螯合剂，混合搅拌均匀，静置30min，得到切削液，其中切削液的各组分的重量百分比为：聚乙二醇25%，羟乙基乙二胺25%，三乙醇胺10%，FA/QB螯合剂15%，余量为水。按摩尔比Zn:Ge:P＝1:1:2的比例分别称取Zn、Ge和P三种单质原料，将原料一起研磨均匀，装入石英管内，抽真空后，封烧石英管。将石英管采用阶段性升温，先以35℃/h的升温速率升至450℃，恒温15h，继续升温至反应温度1000℃，恒温反应15h，最后自然降温至室温。打开石英管，取出结晶较好的料块，用去离子水清洗干净，放置于烘箱中干燥处理，得到ZnGeP2靶材。将上述干燥后的绝缘基片的温度调至150℃，采用磁控溅射法，将所述ZnGeP2在所述绝缘基片上制成所述铁磁半导体薄膜材料；磁控溅射制成所述铁磁半导体薄膜材料的具体条件为，溅射腔压强5Pa，溅射腔气氛为氩气，溅射功率为15W/cm2，沉积速率为100nm/min，溅射时间为5h。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ZnGeP

【技术特征摘要】
1.一种ZnGeP2半导体材薄膜的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）基片处理将绝缘基片切削研磨后，依次在酒精、丙酮和去离子水中超声清洗100-150s；然后，取出、用干燥氮气吹干；（2）制备ZnGeP2靶材按摩尔比Zn:Ge:P＝1:1:2的比例分别称取Zn、Ge和P三种单质原料，将原料一起研磨均匀，装入石英管内，抽真空后，封烧石英管；将石英管采用阶段性升温，先以25-35℃/h的升温速率升至400℃-450℃，恒温10-15h，继续升温至反应温度850-1000℃，恒温反应12-15h，最后自然降温至室温；打开石英管，取出结晶较好的料块，用去离子水清洗干净，放置于烘箱中干燥处理，得到ZnGeP2靶材；（3）将上述干燥后的绝缘基片的温度调至100-...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州思创源博电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32