本发明专利技术公开了一种具有双向整流特性的铽锰氧ｐ－ｎ异质结，该ｐ－ｎ异质结由ｐ型半导体材料铽锰氧ＴｂＭｎＯ↓［３］和ｎ型导电材料掺铌钛酸锶Ｓｒ↓［０．９９］Ｎｂ↓［０．０１］ＴｉＯ↓［３］构成。本发明专利技术的铽锰氧ｐ－ｎ异质结是采用脉冲激光沉积方法制备得到，经该方法制得的ｐ－ｎ异质结在１５０Ｋ以上的温度范围内均表现出优异的二极管正向整流特性，在１２５Ｋ以下的温度范围内均表现出优异的二极管反向整流特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体P-"异质结，更特别地说，是指一种具有双向整流特性 的铽锰氧(TbMn03) "异质结及其制备方法。
技术介绍
牵丐钛矿氧化物具有介电、铁电、压电、光电、超导、巨磁电阻以及光学非线性等 很多吸引人的特性与效应。尽管钙钛矿型氧化物的性质各异，但大部分在结构上具有 很好的相容性。随着制膜技术的进步和对薄膜特性研究的深入，对于完全钙钛矿氧化 物器件的採索也越来越多，如肖特基结、P-"结、场效应管等。钙钛矿锰基氧化物一般呈绝缘体或P型半导体特性，如TbMn03和LaMn03， 二价阳离子掺杂以后，在掺杂比例大时表现出金属特性，属空穴掺杂，如 La067Cao33Mn03, La,Bao.33Mn03， La067Sr0 33MnC^。铌Nb掺杂的SrTi03实质上是电子掺杂，表现出w型掺杂的特性。低浓度铌Nb 掺杂的SrTi03是优良的半导体，与金属接触表现出良好的Schottky整流特性，而 高浓度铌Nb掺杂的SrTi03则表现出金属特性。牵丐钛矿锰基氧化物与Nb-SrTi03接触后，在界面会形成p -"结，p -"结具有较 好的整流特性。近年来，由于磁-铁电现象在磁电和磁光等装置上的潜在应用前景，人们对磁-铁 电材料和物理的研究增加。最近，在磁-铁电材料的TbMn03中发现大的磁电和磁容 效应，这为实现磁场和电场的多重控制提供了可能。基于过渡金属钙钛矿氧化物 TbMn03中有很多优异的物理性能，正在开发它们在器件方面的应用。 专利技术 内 容本专利技术的目的之一是提供一种具有双向整流特性的铽锰氧P -"异质结，该P - " 异质结由P型半导体材料铽锰氧TbMn03和"型导电材料掺铌钛酸锶 Sro.99Nb。.。!Ti03构成。本专利技术的目的之二是提出一种采用脉冲激光沉积方法(PLD)制备具有双向整流特性的铽锰氧/ -"异质结的方法，经该方法制得的P-"异质结在150/:以上的温度范围内均表现出优异的二极管正向整流特性，在125《以下的温度范围内均表现出优异的二极管反向整流特性。本专利技术具有双向整流特性的铽锰氧p - 异质结的优点在于(1) 由/ 型半导体材料铽锰氧TbMn03和"型导电材料掺铌钛酸锶 Sr。.99Nb。.wTi03构成。(2) 该/7-w异质结在150《以上的温度范围内均表现出优异的二极管正向整流特 性，在125《以下的温度范围内均表现出优异的二极管反向整流特性。(3) 制备方法可控、操作简单、重复性好。 附图说明图1是PLD装置沉积系统简示图。图2是本专利技术实施例1研磨烧结后TbMn03粉的XRD图。图3是采用本专利技术实施例1制备步骤得到的TbMn03薄膜的XRD图。图4是釆用本专利技术实施例1制备步骤得到的TbMn03薄膜的SEM图。图5是釆用本专利技术实施例1制备步骤得到的铽锰氧^-w异质结的电流电压特性随温度变化图。具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术是一种具有双向整流特性的铽锰氧P-"异质结，该P-"异质结由P型半 导体材料铽锰氧TbMn03和"型导电材料掺铌钛酸锶Sr。.99Nb。.。Ji03构成。脉冲激光沉积(PLD)是80年代后期发展起来的新型薄膜制备技术。相对其他 薄膜制备技术，PLD具有沉积速度快，靶、膜成分一致，生长过程中可原位引入多 种气体，烧蚀物粒子能量高，易制备多层膜及异质结，工艺简单，灵活性大，可制备 的薄膜种类多，可用激光对薄膜进行多种处理等优点。PLD装置沉积系统的结构如 图1所示。本专利技术采用脉冲激光沉积方法(PLD)制备具有双向整流特性的铽锰氧;7-w异 质结的方法，具体有下列步骤第一步固相反应法制TbMn03靶材先将Mn02粉末和TWOu的粉末经充分研磨后制得粒径为lpm以下的第一混 合粉；用量7mo/的Mn02粉末中加入lwo/的Tb70u的粉末；然后将第一混合粉置入坩埚内，在高温烧结炉中，以130(TC 140(TC高温下 烧10 12小时后，随炉冷却至室温后取出，制得第一中间混合体；然后将中间混合体经充分研磨后制得粒径为1 /"w以下的第二混合粉；将第二混合粉置入坩埚内，在髙温烧结炉中，以130(TC 140(rC高温下烧10 12小时后，随炉冷却至室温后取出，制得第二中间混合体；将第二中间混合体经充分研磨后制得粒径为1戶以下的第三混合粉；将第三混合粉加入模腔中，在50MP" 80Mi^压力下，制得预成型体；然后 将预成型体在145(TC 155(TC高温下经10 12小时烧结制得TbMn03靶材。在本专利技术中，是否要进行高温烧结成型，主要是考虑第三混合粉经XRD测试是 否具有单相结构。在本专利技术中，对Mn02粉末和TbOu的粉末的研磨一烧结过程是否重复多次， 主要依据是XRD中测试TbMn03粉是否具有单相结构。 第二步基片准备将"型导电材料掺铌钛酸锶Sr,Nbat)1Ti03单晶块材按所需尺寸截取，然后对截 取的Sr。99Nb隨Ti03单晶块材进行表面抛光，表面mH度为l,以下，先经质量百分 比浓度为95%的酒精清洗后，再用质量百分比浓度为99.5%的丙酮清洗，吹干待用；在本专利技术中，31"0.991^0.01^03单晶块材按所需尺寸为10mw X3wm X0.5mm;第三步脉冲激光沉积制薄膜将第一步骤制得的TbMn03靶材安装在如图l所示的靶子台上，将第二步骤制 得的基片安装在如图1所示的基片台上；对沉积室抽真空至真空度为1X 10-4Pa 5X 10_4& ，然后充入质量百分比浓 度为99.999%的氧气，使沉积室的氧气压力为~45& ;通过加热器对基片进行加热，使基片温度达到740°C 750°C;调节激光束采用248wn KrF激光器，激光的能量密度为2.0J/cm2 2.5J/cm2，激光频率为3/fe;在基片上沉积TbMn03材料开始，沉积8min 10min后迅速充氧使沉积室的 压力达至l个大气压；然后基片以每分钟3度降至50(TC,随后关闭加热器，自然 降温至室温，取出，沉积薄膜厚度为100"w 130"m。性能测试采用XRD进行外延生长质量分析，采用扫描电子显微镜进行微观组 织分析，采用KEITHLEY 2400电流源进行电流电压特性测试，在薄膜表面采用金 电极，基片上釆用铟电极。在本专利技术中，在"型导电材料掺铌钛酸锶Sr。.99Nb。.。iTi03单晶块材上釆用PLD 方法沉积100"m 130"w的; 型半导体材料TbMn03薄膜，该结构称为铽锰氧 p-"异质结。经本专利技术方法制得的铽锰氧P-w异质结可以作为加工二极管的材料。是因为铽 锰氧; -《异质结在150《以上的温度范围内均表现出优异的二极管正向整流特性， 正向开启电压与反向击穿之比为l:2;在125K以下的温度范围内均表现出优异的二 极管反向整流特性，正向开启电压与反向击穿之比为2:1。 实施例 1 : 在基片上制100 "m的TbMn03薄膜采用脉冲激光沉积方法(PLD)制备具有双向整流特性的铽锰氧/ -"异质结的 方法，具体有下列步骤第一步固相反应法制TbMn03靶材先将Mn02粉末和Tl^Ou的粉末经充分研磨后制得平均粒径为600"附的第一 混合粉；用量7mo/的Mn02粉末中加入lmo/的Tb本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有双向整流特性的铽锰氧ｐ－ｎ异质结，其特征在于：该ｐ－ｎ异质结由ｐ型半导体材料铽锰氧ＴｂＭｎＯ↓［３］和ｎ型导电材料掺铌钛酸锶Ｓｒ↓［０．９９］Ｎｂ↓［０．０１］ＴｉＯ↓［３］构成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔益民，王荣明，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[]
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