一种在硅（211）衬底上生长硒化铋高指数面单晶薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种在硅(211)衬底上生长硒化铋高指数面单晶薄膜的方法，包括以下操作步骤：1)：对晶面取向为(211)的Si衬底进行闪硅处理或者化学腐蚀处理；2)：升高Bi束流源温度，在步骤1)制得的Si(211)衬底上沉积生长Bi缓冲层；3)：待步骤2)中生长出Bi缓冲层后，调节Bi束流源温度，升高Se裂解束流源温度，开始Bi2Se3形核层的生长；4)：待步骤3)Bi2Se3形核层生长完成后，继续进行Bi2Se3高指数面单晶外延薄膜的生长，即得。本技术方案采用Bi超薄单晶层作为缓冲层，在Bi缓冲层表面上生长厚度为3—5nm的低温Bi2Se3形核层后，再适当提高生长温度进行Bi2Se3高指数面单晶薄膜外延层的生长，就可获得结晶度较好的Bi2Se3高指数面单晶薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种在硅(211)衬底上生长硒化铋高指数面单晶薄膜的方法
本专利技术属于半导体材料领域，具体涉及一种在硅(211)衬底上生长硒化铋高指数面单晶薄膜的方法，特别是利用分子束外延设备在Si(211)衬底上采用生长超薄Bi缓冲层法生长Bi2Se3(2045)取向高指数面单晶外延薄膜的方法。
技术介绍
以Bi2Se3为代表的一类传统热电材料被预言为新一类的三维拓扑绝缘体材料[文献1]后引发了大量关注。拓扑绝缘体是一种全新的量子态物质，与传统的导体、半导体和绝缘体材料完全不同，在其体内是有能隙的绝缘态，表面却是无能隙的金属态，具有一些奇特的量子效应[文献2,3,4]，在未来量子计算和自旋电子器件等研究方面有着巨大的应用前景。Bi2Se3拓扑绝缘体(001)表面的拓扑狄拉克表面能带为对称的圆锥形，但是Bi2Se3的高指数晶面由于对称性下降，对应的狄拉克表面能带形状将逐渐变形成为独特的各向异性椭圆形，表面电子的运动状态也会发生相应变化，这启发了一种通过改变Bi2Se3表面对称性来调控其拓扑量子性质的方法，这种方法既不依赖于复杂的掺杂过程，也不需要精确的厚度控制。然而，由于Bi2Se3拓扑绝缘体的强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在硅(211)衬底上生长硒化铋高指数面单晶薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：对晶面取向为(211)的Si衬底进行闪硅处理或者化学腐蚀处理；步骤2)：升高Bi束流源温度，在步骤1)制得的Si(211)衬底上沉积生长Bi缓冲层；步骤3)：待步骤2)中生长出Bi缓冲层后，调节Bi束流源温度，升高Se裂解束流源温度，开始Bi2Se3形核层的生长；步骤4)：待步骤3)Bi2Se3形核层生长完成后，继续进行Bi2Se3高指数面单晶外延薄膜的生长，即得。

【技术特征摘要】
1.一种在硅(211)衬底上生长硒化铋高指数面单晶薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：对晶面取向为(211)的Si衬底进行闪硅处理或者化学腐蚀处理；步骤2)：升高Bi束流源温度，在步骤1)制得的Si(211)衬底上沉积生长Bi缓冲层；步骤3)：待步骤2)中生长出Bi缓冲层后，调节Bi束流源温度，升高Se裂解束流源温度，开始Bi2Se3形核层的生长；步骤4)：待步骤3)Bi2Se3形核层生长完成后，继续进行Bi2Se3高指数面单晶外延薄膜的生长，即得。2.根据权利要求1所述的一种在硅(211)衬底上生长硒化铋高指数面单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤1)具体操作方法为：在以下两种处理方式中选择一种即可：(1)闪硅处理：将Si(211)衬底置于超高真空分子束外延系统中后，加热至400—500℃除气2小时以上，至背景真空度优于5×10-10mbar量级，再将Si(211)衬底继续加热至1250℃保持5—10秒，然后将温度降低到250℃附近；(2)化学腐蚀处理：将Si(211)衬底置于超高真空分子束外延系统中之前，用浓度为40％的HF溶液腐蚀2—5分钟，然后用去离子水冲洗干净再用高纯氮气吹干，再将衬底置于超高真空分子束外延系统中，加热至400—500℃除气2小时以上，至背景真空度优于5×10-10mbar量级，再将Si(211)衬底继续加热至850℃保持5—10秒，然后将温度降低到250℃附近。3.根据权利要求1所述的一种在硅(211)衬底上生长硒化铋高指数面单晶薄膜的方法，其特征在于：所述步骤2)具体操作方法为：升高Bi束流源温度至Bi束流等...

【专利技术属性】
技术研发人员：李含冬，徐超凡，李勇，余述鹏，尹锡波，姬海宁，牛晓滨，王志明，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51