一种钛酸锶表面电子气PN结的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛酸锶表面电子气PN结的制备方法，属于材料技术领域。本发明专利技术在钛酸锶基片表面沉积或粘贴P型材料，利用光刻技术将P型材料表面的部分面积用光刻胶覆盖，用离子束将未被光刻胶覆盖的P型材料全部刻蚀掉后，再经刻蚀钛酸锶衬底使其表面形成钛酸锶表面电子气，最后用丙酮、酒精、去离子水去除光刻胶后，即可获得钛酸锶表面电子气与P型材料的PN结。本发明专利技术提供了一种简易、普适性的方法用于构建钛酸锶表面电子气与P型材料的PN结。

A preparation method of electron gas PN junction on the surface of strontium titanate

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸锶表面电子气PN结的制备方法
本专利技术涉及材料领域，尤其涉及电子气PN结的构建。
技术介绍
铝酸镧（LaAlO3，LAO）与钛酸锶（SrTiO3，STO）均为钙钛矿结构的绝缘金属氧化物。自2004年，研究人员在LAO/STO异质结界面诱发出高浓度的自由二维电子气以来，基于单晶STO衬底的电子气研究吸引着广大科研人员的目光。科研人员还发现被离子束轰击后的单晶STO表层会出现氧空位进而形成导电薄层，可称之为STO表面电子气（STOsurfaceelectrongas，SSEG），SSEG与LAO/STO界面电子气具有许多相似的物理特性，如正磁电阻、持续光电导效应等。此外，很多证据表明STO的表层氧空位在LAO/STO界面产生电子气中扮演着重要角色。尽管基于STO单晶衬底的界面电子气已被广泛研究，但它作为电子导电体系（N型），可与P型材料（P-typematerial,PM）结合构成PN结的研究，却未见报道。一个主要的难点在于基于单晶STO衬底的界面电子气总是隐藏于界面中，很难与其它材料实现直接接触。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种简易、普适的钛酸锶表面电子气PN结的制备方法，旨在解决PM难以与电子气形成PN结的问题。实现本专利技术目的的技术方案是提供一种钛酸锶表面电子气PN结的制备方法，包括如下步骤：（1）以单晶钛酸锶为衬底，采用物理或化学方法将P型材料PM沉积或粘贴于衬底上；（2）在衬底一侧采用光刻工艺覆盖光刻胶，光刻胶覆盖面积占衬底PM表面面积的1/2～2/3，衬底另一侧的其余面积呈PM表面暴露状态；（3）采用离子束刻蚀工艺将暴露的PM全部刻蚀后，再刻蚀钛酸锶衬底直至表面形成钛酸锶表面电子气SSEG；（4）依次用丙酮、酒精、去离子水清洗后，得到PM与SSEG的钛酸锶表面电子气PN结。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：（一）本专利技术采用PM制备、PM的部分覆盖及离子束刻蚀技术，避开了一般界面电子气由于绝缘覆盖层的存在而难与PM形成接触面的难题，提供了一种简易、普适地构建锶表面电子气与其它材料PN结的方法。（二）适用范围广，几乎可与任何PM形成PN结，适用于多种薄膜制备方式，步骤简单，制备成本低。（三）按本专利技术方法制备的PN结的耗尽层与现有技术制备的PN结不同，它PN结的接触面为纳米尺寸，可研究载流子在低维下的物理性质。附图说明图1为本专利技术实施例提供的PM/SSEG的PN结制备流程示意图；图2为利用本专利技术方法制备得到的P型非晶碳薄膜/SSEG的PN结在室温下的伏安特性曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术技术方案作进一步详细说明。实施例1参见附图1，是本实施例提供的制备PM/SSEG的PN结的流程示意图；S1：准备单晶STO基片；S2：使用物理（如脉冲激光沉积、磁控溅射、分子束外延等）或化学方法（如化学气相沉积、溶胶-凝胶法等）在STO衬底上沉积或是粘贴PM，所获得的样品结构如S2，即制备出的PM/STO结构样品；S3：利用光刻技术使基片一侧PM表面的一半面积被光刻胶覆盖，另一半则暴露出来，所获得的样品结构如S3所示；S4：利用离子束将暴露的PM全部刻蚀掉后，接着刻蚀STO衬底使其表面形成SSEG，所获得的样品结构如S4所示；S5：最后，依次用丙酮、酒精和去离子水清洗，获得了PM与SSEG的PN结，所获得的样品结构如S5所示。参见附图2，它为利用上述制备方法得到的P型非晶碳薄膜/SSEG的PN结在室温下的伏安特性曲线图；由图2可知，其负向偏压下的电流足够小，使其保持着良好的整流特性，证明了本专利技术技术方案的有效性。本专利技术提出的新型的用于构建SSEG与PM的PN结方法，克服了电子气与PM难以构建PN结的困难，扩展了电子气的应用范围，有利于新型电子气器件发现。本方法具有工艺简单、普适等特点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛酸锶表面电子气PN结的制备方法，其特征在于包括如下步骤：/n（1）以单晶钛酸锶为衬底，采用物理或化学方法将P型材料PM沉积或粘贴于衬底上；/n（2）在衬底一侧采用光刻工艺覆盖光刻胶，光刻胶覆盖面积占衬底PM表面面积的1/2～2/3，衬底另一侧的其余面积呈PM表面暴露状态；/n（3）采用离子束刻蚀工艺将暴露的PM全部刻蚀后，再刻蚀钛酸锶衬底直至表面形成钛酸锶表面电子气SSEG；/n（4）依次用丙酮、酒精、去离子水清洗后，得到PM与SSEG的钛酸锶表面电子气PN结。/n

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锶表面电子气PN结的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）以单晶钛酸锶为衬底，采用物理或化学方法将P型材料PM沉积或粘贴于衬底上；
（2）在衬底一侧采用光刻工艺覆盖光刻胶，光刻胶覆盖面积占衬底PM表面面积的1/2～2/...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜昱丞，贺安鹏，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32