一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1、清洗衬底；S2、使用磁控溅射镀膜设备，将ZnO陶瓷靶作为靶材，清洗后的衬底置入磁控溅射真空腔内，通入溅射气体氩气、氧气与氮气，通过磁控溅射制备得到氮掺杂p型ZnO薄膜；氩气、氧气与氮气的体积比为20：6：0.5；氮气的通入采用环形供气装置，环形供气装置包含水平设于磁控溅射真空腔内的环形饼柱，环形饼柱为空心，环形饼柱的内环壁设有一组出气孔，环形饼柱还连接有延伸出磁控溅射真空腔的供气管；磁控溅射时，环形饼柱环绕包围衬底；直接以氮气为掺杂源，同时改变氮气的供气方式，只需要少量的氮气就可达到氮的离子化，并且容易掺入到ZnO薄膜中实现p型转变，得到p型ZnO薄膜。

Preparation of a nitrogen doped P ZnO thin film

The invention discloses a preparation method of a nitrogen doped P ZnO film, including the following steps: S1, cleaning the substrate; S2, using the magnetron sputtering coating equipment, the ZnO ceramic target as the target, the deposited substrate into the magnetron sputtering vacuum chamber, through the sputtering gas argon, oxygen and nitrogen, and the magnetron sputtering is used to prepare the nitrogen. The P type ZnO film is doped. The volume ratio of argon, oxygen and nitrogen is 20:6:0.5, and the annular supply device is adopted by the nitrogen gas. The annular supply device includes a circular cake column in the vacuum cavity of the magnetron sputtering, the annular cake column is hollow, the inner ring wall of the annular cake column has a group of vent holes, and the annular cake column is connected with the extension. In the magnetron sputtering, the gas supply tube of the true cavity is produced. When the magnetron sputtering is used, the annular cake column surrounds the substrate, and the nitrogen is used as the doping source and the nitrogen supply is changed directly. Only a small amount of nitrogen is needed to get the ionization of nitrogen, and the P transformation is easily added into the ZnO film, and the P type ZnO thin film is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法
本专利技术涉及导电薄膜制备
，具体是一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法。
技术介绍
ZnO薄膜是一种直接带隙半导体材料，具有优良的压电、气敏性能以及高的化学稳定性，因而在光电子元器件中应用较为广泛。ZnO由于自身缺陷的原因，造成其为天然n型导电。但众多光学器件制造的关键是需要高空穴浓度和一定电阻率的p型ZnO薄膜。要制备高质量的p型ZnO薄膜，必须引入新的受主杂质以抑制自补偿效应，同时提高受主浓度，制备相当困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法，该方法利用氮气作为掺杂元素制备p型ZnO薄膜，制备过程简单，薄膜性能稳定。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1、清洗衬底，去除衬底表面污垢；S2、使用磁控溅射镀膜设备，将ZnO陶瓷靶作为靶材，清洗后的衬底置入磁控溅射真空腔内，当真空度符合要求时，通入溅射气体氩气、氧气与氮气，通过磁控溅射制备得到氮掺杂p型ZnO薄膜；氩气、氧气与氮气的体积比为20：6：0.5；所述氮气的通入采用环形供气装置，环形供气装置包含水平设于磁控溅射真空腔内的环形饼柱，环形饼柱为空心，环形饼柱的内环壁设有一组出气孔，环形饼柱还连接有延伸出磁控溅射真空腔的供气管；磁控溅射时，环形饼柱环绕包围衬底。进一步的，步骤S2磁控溅射时真空度为2.0*10-4Pa，氩气、氧气与氮气的总量为30sccm，工作气压0.5Pa，溅射功率200W。本专利技术的有益效果是：直接以氮气为掺杂源，同时改变氮气的供气方式，氮气一方面性能较稳定，不易与氧气等其它气体发生反应；另一方面氮气具有无毒、易纯化等优势，是其它p型掺杂源所不能比拟的。同时，由于供气方式的改变，只需要少量的氮气就可达到氮的离子化，并且容易掺入到ZnO薄膜中实现p型转变，得到p型ZnO薄膜。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：图1是本专利技术的示意图；图2是本专利技术环形供气装置的立体示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术提供一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1、清洗衬底1，去除衬底1表面污垢；可选用普通的载玻片作为衬底，依次用丙酮、酒精、去离子水分别对衬底进行超声波清洗，去除衬底1表面的油脂和污物，然后用风吹干；S2、使用磁控溅射镀膜设备，将ZnO陶瓷靶2作为靶材，清洗后的衬底1置入磁控溅射真空腔3内；开启磁控溅射镀膜设备并抽真空，当真空度符合要求时，本实施例真空度为2.0*10-4Pa，通入溅射气体氩气，使靶材起辉，去除靶材表面油污杂质及活化靶材；接着再通入氧气与氮气，在保证氩气、氧气与氮气的总量为30sccm的前提下，氩气、氧气与氮气的体积比为20：6：0.5，磁控溅射时，工作气压0.5Pa，溅射功率200W，溅射时间30min，最终得到氮掺杂p型ZnO薄膜；结合图2所示，所述氮气的通入采用环形供气装置，环形供气装置包含水平设于磁控溅射真空腔3内的环形饼柱4，环形饼柱4为空心，环形饼柱4的内环壁间隔设有一组出气孔4a，出气孔4a沿内环壁呈圆形分布；环形饼柱4还连接有延伸出磁控溅射真空腔3的供气管6；氮气由供气管6进入环形饼柱4，再经出气孔4a进入磁控溅射真空腔3。具体设置时，可通过连杆5将环形供气装置悬吊于磁控溅射真空腔3内；作为优选的，磁控溅射时，环形饼柱4环绕包围衬底1，出气孔4a的位置略低于衬底1。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和
技术实现思路
对本专利技术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，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术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，均仍属于本专利技术技术方案保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、清洗衬底，去除衬底表面污垢；S2、使用磁控溅射镀膜设备，将ZnO陶瓷靶作为靶材，清洗后的衬底置入磁控溅射真空腔内，当真空度符合要求时，通入溅射气体氩气、氧气与氮气，通过磁控溅射制备得到氮掺杂p型ZnO薄膜；氩气、氧气与氮气的体积比为20：6：0.5；所述氮气的通入采用环形供气装置，环形供气装置包含水平设于磁控溅射真空腔内的环形饼柱，环形饼柱为空心，环形饼柱的内环壁设有一组出气孔，环形饼柱还连接有延伸出磁控溅射真空腔的供气管；磁控溅射时，环形饼柱环绕包围衬底。

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂p型ZnO薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、清洗衬底，去除衬底表面污垢；S2、使用磁控溅射镀膜设备，将ZnO陶瓷靶作为靶材，清洗后的衬底置入磁控溅射真空腔内，当真空度符合要求时，通入溅射气体氩气、氧气与氮气，通过磁控溅射制备得到氮掺杂p型ZnO薄膜；氩气、氧气与氮气的体积比为20：6：0.5；所述氮气的通入采用环形供气装置，环形供气装...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭寿，沈洪雪，葛莹莹，姚婷婷，杨勇，李刚，
申请(专利权)人：中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34