一种表面自氧化的氮化镓自旋注入结制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面自氧化的氮化镓自旋注入结制备方法，采用原子层沉积系统的远端氧等离子体吹扫GaN单晶薄膜，使氧初始附着氮化镓表面；然后采用氧化物分子束外延统，在高温下利用臭氧氧化氮化镓表面，在GaN表面形成一层薄的氧化镓（GaO

【技术实现步骤摘要】
一种表面自氧化的氮化镓自旋注入结制备方法


[0001]本专利技术属于GaN基自旋电子学的
，具体涉及一种表面自氧化的氮化镓自旋注入结制备方法。

技术介绍

[0002]GaN作为第三代半导体，在高频、大功率电子器件、固态照明、紫外和深紫外相干光源及探测器等多种功能器件中有着成熟的应用，为探索相关自旋电子应用提供了平台。GaN由于其本质上较弱的自旋轨道耦合以及较弱的自旋弛豫，被认为是一种很有前途的室温自旋电子器件半导体。然而自旋注入所需要的隧穿势垒内部的局域界面态可能会捕获自旋极化电子，并且隧穿势垒（MgO以及Al2O3）很容易在工艺流程中损坏，例如水解效应。同时，利用磁控溅射或者原子层沉积生长氧化物隧穿层成本高，很难大规模生产。利用氧化物介质层实现高质量高效率自旋隧穿注入结仍具有挑战性。
[0003]GaN表面通过光化学氧化、脉冲激光沉积、氧等离子体氧化和热氧化自氧化形成的氧化物GaO
x
（以β
‑
Ga2O3居多）化学性质稳定，禁带宽度大，作为GaN基互补金属氧化物半导体栅极界面态密度低。因此，自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面自氧化的氮化镓自旋注入结制备方法，其特征在于，采用原子层沉积系统的远端氧等离子体使干净GaN表面均匀附着氧；然后采用氧化物分子束外延系统，在臭氧环境下高温退火，使GaN表面形成结晶自氧化介质层；最后通过磁控溅射以及光刻，在自氧化介质层上形成平整连续铁磁金属注入电极，完成自旋注入结的制备。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将衬底上生长的GaN单晶薄膜样品置入原子层沉积系统，利用远端氧等离子体清洗样品表面；2）将步骤1）清洗过的样品传送至氧化物分子束外延系统，利用臭氧氧化表面，在GaN单晶薄膜上形成自氧化GaO
x
层，其中1≤x≤2；3）将氧化后的样品传至磁控溅射系统，在自氧化GaO
x
层上制备铁磁金属膜；4）在磁控溅射系统中，在铁磁金属膜上溅射一层贵金属保护膜；5）通过光刻和刻蚀制备铁磁金属注入电极结构，获得氮化镓自旋注入结器件。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤1）先对GaN单晶薄膜样品初始表面进行清洗，再传送至原子层沉积系统中；或者利用真空互联直接将金属有机化合物化学气相沉淀生长好的氮化...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宁，孙真昊，陈帅宇，张仕雄，樊腾，姜稼阳，李国平，沈波，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：