本发明专利技术提供一种过渡金属氧化物ｐ－ｎ异质结，由ｐ型导电材料铋锶钴氧Ｂｉ↓［２］Ｓｒ↓［２］Ｃｏ↓［２］Ｏ↓［８］和ｎ型导电材料掺铌钛酸锶Ｓｒ↓［１－ｘ］Ｎｂ↓［ｘ］ＴｉＯ↓［３］构成。本发明专利技术利用脉冲激光沉积方法在ｎ型导电掺铌钛酸锶Ｓｒ↓［１－ｘ］Ｎｂ↓［ｘ］ＴｉＯ↓［３］基底上外延生长一层高质量的ｐ型导电铋锶钴氧Ｂｉ↓［２］Ｓｒ↓［２］Ｃｏ↓［２］Ｏ↓［８］热电薄膜，从而构成了一种全新的过渡金属氧化物ｐ－ｎ异质结。该异质结在室温及室温以下很宽的温区内均表现出优异的二极管整流特性并能观测到结电阻受电流调制等特性，这些特性表明这种新型氧化物ｐ－ｎ异质结在电子学与电子技术工程方面具有应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到一种过渡金属氧化物P-n异质结及制备方法，属于氧化物异 质结制备
技术介绍
传统的p-n异质结是由两种导电类型相反的半导体材料如S1、 Ge、 GaAs等叠 加耦合而成。近年来，随着新材料的不断涌现与材料制备工艺的提高，出现了由 两种导电类型相反的过渡金属氧化物材料组合而成的全氧化物p-n异质结。与传 统半导体p-n异质结相比，过渡金属全氧化物P-n异质结具有很好的热稳定性和化 学稳定性。此外，过渡金属氧化物涵盖了诸如介电、铁电、压电、热电、光电、 超导、巨磁电阻等特性和效应，由这些材料叠加耦合在一起组成的P-n异质结具 有特殊的多功能特性L文献l-3 :杨国桢、吕惠宾、陈正豪等低温物理学报25, 338 (2003 ; J. P. Shl, 丫. G. Zhao， H. d. Zhang, andX. P. Zhang Appl. Phys. Lett. 92,132501(2008); J. R. Sun, C. X. Ming, Y. Z. Zhang, and B. G. Shen Appl. Phys. Lett. 87， 222501(2005)」。铋锶钴氧(B12Sr￡o208)是最近才发现的一种P型导电的过渡金属氧化物热电 材料，其空穴载流子浓度在室温下约为10"cnf,和n型摻铌钛酸锶 (Sn-xNbxT103，0.01>x>0.004))中的电子载流子浓度很接近L文献4-5 Kunlhlto Koumoto， IchlmTerasakl， andRycxil Funahashl, MRS Bulletin 31, 206 (2006);F. X. Hu ， J. Gao， J. R. Sun and B. G. Shen Appl. Phys. Lett. 83, 1869(2003)」。目前已经有文献报道了铋锶钴氧(B12Sr￡o208)块体材料的合成， 但薄膜材料的外延生长未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用脉冲激光沉积技术在n型导电掺铌钛酸锶 (Sr』bxT103，0.01>x>0.004)基底上外延生长一层高质量的P型导电铋锶钴 氧(BLSnCoA)热电薄膜，从而构成了一种全新的过渡金属氧化物P-n异质 结。本专利技术的技术方案是这样实现的这种过渡金属氧化物P-n异质结，其特征 在于所述的P-n异质结由P型导电材料铋锶钴氧B12Sr2Co204Q n型导电材料掺 铌钛酸锶Sn-xNbxT103构成，其中0.01>x>0.004。所述过渡金属氧化物P-n异质结，所述的B^Sr^A/Sn-xNbxTICb p-n异质 结是采用脉冲激光沉积在掺铌钛酸锶SrVxNbJ103基底上外延生长一层铋锶钴氧 81&￡0208薄膜实现的。所述过渡金属氧化物P-n异质结，所述的铋锶钴氧Bl2Sr2O)208薄膜的厚度在 0.2-2xl(Tm之间。所述过渡金属氧化物P-n异质结的制备方法， 包括如下步骤A、 烧结富B1的铋锶钴氧BkS「2CO208陶瓷I巴材，其中0.2》x》0.1 ;B、 把步骤A烧结的富B1的铋锶钴氧Bl2+xSr2Co208陶瓷粑材装在脉冲激光沉积反应室中的靶托上；C、 将掺铌钛酸锶Sn-M);n03基底依顺序用纯度为99.9淑的丙酮、酒精、和去离子水超声清洗后，放置在脉冲激光沉枳反应室中的加热器上；D、 将反应室真空抽到lxl(^Pa以下，然后将基底温度升至680-730。C，最 后向反应室充入40-55 Pa纯度为99.99 -99.999 %的氧气；E、 将基底用脉冲激光沉积反应室中的基底挡板挡住，预沉积l-5分钟，所 用激光频率为3-10 HZ、激光能量密度为(1.5-2) x104 J/frf;F 、去掉基底挡板，开始正式沉积,沉积吋间依所需要的薄膜厚度而定为1-10 分钟，沉积吋激光频率为4Hz,能量密度为(1.5-2) xlO"/m;G、 沉积完毕后，关掉激光器和加热器电源，同吋迅速向反应室中充入lx105 Pa纯度为99.99-99.999 %的氧气，让基底在氧环境下快速降温；H、 待基底温度P軽ij50。C以下，把样品从脉冲激光沉积反应室中取出即得到 。型导电材料铋锶钴氧B12Sr￡0208和n型导电材料掺铌钛酸锶Sn-xNbJ"103构成的 P-n异质结。所述过渡金属氧化物P-n异质结的制备方法，步骤A所述烧结富B1的铋锶钴氧Bl2+xS「2CO208陶瓷靶材包括a、 将纯度为99.9U乂上的Bl203、 SrCOs和CO3a粉末按Bl2"Sr2CO20e化学配比 称量，其中0.2^xX).l;b、 将上述粉末混合均匀后放在球磨机中研磨5-10个小时；c、 将研磨好的粉末放在氧化铝坩埚内，然后放入高温炉中进行预烧结。烧结温度为650-700°C,时间为3-10个/」、时；d 、将烧结好的粉末取出，放在球磨机中研磨3-10个小吋，然后压成直 径在20-40 rmi之间，重量为10-20克的小圆饼状，最后l寻此小圆饼放在高温 炉中烧结，烧结温度为860-880 。C，时间为10-20个小时。 本专利技术利用脉冲激光沉积方法在n型导电掺铌钛酸锶Sr』b;n03基底上外延生长一层高质量的P型导电铋锶钴氧Bl2S「2CO208热电織莫，从而构成了一种全新的过渡金属氧化物P-n异质结。该异质结在室温及室温以下很宽的温区内均表现 出优异的二极管整流特性并能观测到结电阻受电流调制等特性，这些特性表明这 种新型氧化物P-n异质结在电子学与电子技术工程方面具有应用前景。附图说明图1是B12Sr￡o208 (100 nm) /Sr。.』bo.oo7T103p-n异质结样品的x射线衍射谱图，图中可以看出薄膜中没有任何杂顼，薄膜为外延生长。图2是B12Sr￡0208 (100 nm) /Sra』bo.oo7T103。-n异质结在从2K到室温范围内的电流-电压曲线，可以看出在整个测量温区内，该异质都显示出非常好的二极管 整流特性。图3是B12Sr￡o208 (100 nm) /Sr。.(nM)o.oo7T103 p-n异质结的结电阻受电流调制 的曲线。 具体实施例方式实施例l : B12S「￡o208 (100 nm) /Sr。.』tkoo7T103 口-n异质结的制备。 1 、富B1的铋锶钴氧(已1』「￡0208)陶瓷革巴材的烧结；a 、将纯度为99.95%的B1203、SrC040 〔0304粉末按已12.^￡0208化学配比称量；b、 将上述粉末混合均匀后放在球磨机中研磨5个小吋；c、 将研磨好的粉末放在氧化铝坩埚内，然后放入高温炉中进行烧结。烧结 温度为700 °C，时间为3个小时；d、 将烧结好的粉末取出，放在球磨机中研磨3个小吋，然后用压片机压成 直径为25cm的小圆饼，小圆饼的重量为12克。最后将此小圆饼放在高温炉中 烧结，烧结温度为880 。C，时间为10个小时。2、 把经高温烧结的富B1的铋锶钴氧(B1"Sr2Co20y)陶瓷靶材装在脉冲激光沉积反应室中(产地沈阳科学仪器厂)的粑托上；3、 将铌掺杂为0.7%的掺铌钛酸锶(Sra脇Nbaoo/n03)基底(产地合肥科晶 材料技术有限公本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种过渡金属氧化物ｐ－ｎ异质结，其特征在于：所述的ｐ－ｎ异质结由ｐ型导电材料铋锶钴氧Ｂｉ↓［２］Ｓｒ↓［２］Ｃｏ↓［２］Ｏ↓［８］和ｎ型导电材料掺铌钛酸锶Ｓｒ↓［１－ｘ］Ｎｂ↓［ｘ］ＴｉＯ↓［３］构成，其中０．０１≥Ｘ≥０．００４。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王淑芳，何立平，陈明敬，于威，李晓苇，傅广生，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]
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