【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料，尤其涉及一种aln-scn超晶格材料及其制备方法。
技术介绍
1、alscn材料具有良好的压电性质，并且具有铁电性，由于其材料制备过程具有兼容cmos工艺的优势，alscn材料近年来得到了广泛研究。由于三元合金alscn的组成部分aln、scn的各自稳定构型分别为纤锌矿、岩盐矿结构，alscn合金随金属组分的比例变化而呈现不同晶相。由于晶相直接决定着材料的电子结构性质，如何实alscn合金晶相的精确控制，对材料实际应用具有十分重要的意义。
2、目前alscn材料的晶相调控采用金属阳离子组分控制的方法，认为高al组分的alscn呈现与aln类似的纤锌矿结构，高sc组分的alscn呈现与scn类似的岩盐矿结构。这种方法在al、sc组分相近时不能对alscn晶相实现很好的控制。
3、针对alscn材料生长过程中晶相控制能力的不足，有必要对此进行改进。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种aln-scn超晶格材料及其制备方法，以解决或至少部分解决现有技术中存在的缺陷。
2、第一方面，本专利技术提供了一种aln-scn超晶格材料，包括：
3、衬底，所述衬底表面依次交替设有aln层、scn层；
4、其中，所述aln层包括多个依次叠加的aln薄膜层，所述scn层包括多个依次叠加的scn薄膜层；
5、所述aln薄膜层的叠加次数为1～3次；
6、所述scn薄膜层的叠加次数为1～3次。>
7、优选的是，所述的aln-scn超晶格材料，所述aln薄膜层的厚度为0.2～0.3nm；
8、所述scn薄膜层的厚度为0.2～0.3nm。
9、优选的是，所述的aln-scn超晶格材料，所述aln层、scn层交替次数为3～15次。
10、优选的是，所述的aln-scn超晶格材料，还包括二维材料插入层，所述二维材料插入层位于所述衬底表面；
11、所述aln层、scn层依次交替设于所述二维材料插入层表面；
12、所述二维材料插入层的材料包括石墨烯、ws2、wse2、wte2中的任一种。
13、优选的是，所述的aln-scn超晶格材料，所述二维材料插入层的厚度为50～100nm。
14、优选的是，所述的aln-scn超晶格材料，所述衬底包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、scn衬底中的任一种。
15、第二方面，本专利技术还提供了一种所述的aln-scn超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
16、提供衬底；
17、在所述衬底表面沉积依次交替沉积得到aln薄膜、scn薄膜以得到依次交替的aln层、scn层；
18、对所得材料退火，即得到aln-scn超晶格材料；
19、或，所述的aln-scn超晶格材料的制备方法，包括以下步骤：
20、提供衬底；
21、在所述衬底表面沉积二维材料插入层；
22、在所述二维材料插入层表面依次交替沉积得到aln薄膜、scn薄膜以得到依次交替的aln层、scn层；
23、对所得材料退火，即得到aln-scn超晶格材料。
24、优选的是，所述的aln-scn超晶格材料的制备方法，退火温度为800～1200℃、退火时间为1～3h。
25、优选的是，所述的aln-scn超晶格材料的制备方法，以nh3作为氮源，以al为金属源，沉积得到aln薄膜；其中，nh3压力为10-5～10-4torr，生长温度为800～1000℃；
26、以nh3作为氮源，以sc为金属源，沉积得到scn薄膜；其中，nh3压力为10-5～10-4torr，生长温度为800～1000℃。
27、优选的是，所述的aln-scn超晶格材料的制备方法，所述二维材料插入层材料为ws2、wse2、wte2中的任一种，采用cvd方法生长，具体包括：以钨粉、以及硫粉、硒粉、碲粉中的任一种作为原料，在真空或者惰性气体环境下将钨粉、以及硫粉、硒粉、碲粉中的任一种放入cvd炉中，以生长温度为700～900℃进行生长，得到二维材料插入层；
28、所述二维材料插入层材料为石墨烯，石墨烯采用cvd方法生长，具体包括：以甲烷或乙烯为碳源，以沉积温度为1000℃-1100℃，沉积压强为常压下生长得到石墨烯。
29、本专利技术的相对于现有技术具有以下有益效果：
30、1、本专利技术的aln-scn超晶格材料的制备方法，通过控制aln薄膜层、scn薄膜层的叠加层数，结合提供范德华相互作用的二维材料插入层以及高温退火，得到aln-scn超晶格材料。具体的，基于密度泛函理论，对aln-scn超晶格结构的不同晶相进行势能面扫描，确定不同aln薄膜层、scn薄膜层的叠加层数条件下的最稳定晶相；进行aln薄膜层、scn薄膜层的叠加层数控制的aln-scn超晶格结构生长；衬底表面覆盖二维材料，进行范德华外延，保证外延层具大的晶格弛豫自由度；材料生长完毕后进行高温退火，使亚稳态晶相转换到稳态晶相；基于上述方案实现aln-scn的晶相控制的优势在于，可以实现大范围al/sc组分比的可控晶相aln-scn材料，实现纤锌矿结构、岩盐矿结构、以及纤锌矿-岩盐矿混合相结构，三种超晶格材料的调控，并且可以实现一种新的纤锌矿-岩盐矿混合结构aln-scn材料；
31、2、本专利技术的aln-scn超晶格材料的制备方法，通过调控aln薄膜层、scn薄膜层的叠加层数，得到了aln1-scn3-mix混合相超晶格材料；其中，aln1-scn3-mix混合相超晶格材料具有负压电系数、以及高sc含量的alscn结构下的铁电性；aln1-scn3-mix混合相超晶格材料，相比于纯的纤锌矿结构，具有更大的相与相之间的界面电场，相对而言具有更大的极化特性调控自由度。
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1.一种AlN-ScN超晶格材料，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的AlN-ScN超晶格材料，其特征在于，所述AlN薄膜层的厚度为0.2～0.3nm；
3.如权利要求1所述的AlN-ScN超晶格材料，其特征在于，所述AlN层、ScN层交替次数为3～15次。
4.如权利要求1～3任一所述的AlN-ScN超晶格材料，其特征在于，还包括二维材料插入层，所述二维材料插入层位于所述衬底表面；
5.如权利要求4所述的AlN-ScN超晶格材料，其特征在于，所述二维材料插入层的厚度为50～100nm。
6.如权利要求1所述的AlN-ScN超晶格材料，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、ScN衬底中的任一种。
7.一种如权利要求1～6任一所述的AlN-ScN超晶格材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的AlN-ScN超晶格材料的制备方法，其特征在于，退火温度为800～1200℃、退火时间为1～3h。
9.如权利要求7所述的AlN-ScN超晶格材料的制
10.如权利要求7所述的AlN-ScN超晶格材料的制备方法，其特征在于，所述二维材料插入层材料为WS2、WSe2、WTe2中的任一种，采用CVD方法生长，具体包括：以钨粉、以及硫粉、硒粉、碲粉中的任一种作为原料，在真空或者惰性气体环境下将钨粉、以及硫粉、硒粉、碲粉中的任一种放入CVD炉中，以生长温度为700～900℃进行生长，得到二维材料插入层；
...【技术特征摘要】
1.一种aln-scn超晶格材料，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的aln-scn超晶格材料，其特征在于，所述aln薄膜层的厚度为0.2～0.3nm；
3.如权利要求1所述的aln-scn超晶格材料，其特征在于，所述aln层、scn层交替次数为3～15次。
4.如权利要求1～3任一所述的aln-scn超晶格材料，其特征在于，还包括二维材料插入层，所述二维材料插入层位于所述衬底表面；
5.如权利要求4所述的aln-scn超晶格材料，其特征在于，所述二维材料插入层的厚度为50～100nm。
6.如权利要求1所述的aln-scn超晶格材料，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、scn衬底中的任一种。
7.一种如权利要求1～6任一所述的aln-scn超晶格...
【专利技术属性】
技术研发人员：臧行，黎大兵，孙晓娟，刘明睿，吕顺鹏，蒋科，贲建伟，贾玉萍，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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