【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体薄膜材料领域，具体涉及一种基于溶液辅助旋涂法的超薄原子级平整的ga2o3薄膜的制备方法。
技术介绍
1、随着集成电路(ic)技术的日趋成熟，其在现代电子和通讯系统中的核心地位更为凸显。虽然传统的半导体材料，如硅(si)，已在各方面取得了卓越的成果，但在高功率和高频电子设备等特定领域，对半导体材料的性能要求更加严格。因此，氧化镓(ga2o3)作为一种新兴的半导体材料受到了广泛的关注和研究，尤其是其最稳定的晶体相β-ga2o3，由于具有较大的能带间隙、高击穿电场和出色的baliga品质因数，使其在高压、大功率电子器件、紫外/x射线探测器以及抗辐射应用等领域展示了显著的潜力。然而，任何半导体材料要在电子应用领域取得成功，其关键因素之一便是能否通过高效、可扩展和成本效益高的方法来合成高质量的薄膜。相较于金属有机化学气相沉积(mocvd)和分子束外延(mbe)等传统的薄膜合成技术，溶液辅助旋涂法因其制备简单、低成本、所得薄膜高度均匀以及可适用于多种基底的优点，在ga2o3薄膜制备方面具有显著优势。通过制备超薄平整的ga2o3薄膜，不仅能够拓宽其在电子和光电子设备领域的应用范围，提升器件性能，而且还有助于推动相关科学研究领域的进展。
2、然而，目前在制备超薄、原子级平整的ga2o3薄膜方面，研究尚属空白，缺乏既经济又简便的合成方法。因此，探索和开发新的合成途径对于实现高质量超薄平整ga2o3薄膜具有深远的研究和应用价值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供
2、解决的技术问题是：本专利技术基于工业应用中至关重要的超宽禁带半导体氧化镓(ga2o3)，提出了一种简便、高效、可扩展的溶液辅助合成方法，从而成功地实现了高质量超薄原子级平整ga2o3薄膜的制备。该方法涉及将ga(no3)3·xh2o和(ch2oh)2混合而成的前体溶液通过旋涂的方式涂覆到基底表面，然后在空气中进行退火处理，进而分解合成出厘米尺寸均匀、原子级平整、厚度可控，并且适用于多种基底的ga2o3薄膜。值得注意的是，合成的ga2o3薄膜在厘米级尺寸的基底上均拥有原子级平整的表面粗糙度，可低至0.12nm。此外，通过调整旋涂速度或使用不同浓度的ga前体，能够精准调节薄膜的厚度。这一研究不仅在科学研究方面具有创新性，也在实际工业应用中显示出广泛的适用性和重要的价值。
3、本专利技术提供的制备超薄原子级平整的ga2o3薄膜的方法，包括如下步骤：
4、以ga(no3)3·xh2o和(ch2oh)2为原料，将ga(no3)3·xh2o溶解于(ch2oh)2中，形成无色透明溶液。使用旋涂法获得薄膜前驱体，在空气中退火，获得所述ga2o3薄膜样品。
5、上述方法中，所述ga(no3)3·xh2o为0.5g-3g，(ch2oh)2为10ml。
6、所述旋涂法在基底上进行。
7、所述基底具体为硅片，化学式为si/sio2；云母，化学式为kmg3(alsi3010)f2。
8、所述衬底在氧气plasma气氛中进行预处理。
9、等离子体功率为50-100w，具体可为50w、100w。
10、氧气的流量为300-500cc/min，具体可为400s.c.c.m.；
11、处理时间为5-10分钟、具体可为5min。
12、所述旋涂法步骤中，将基底固定在匀胶机的中心位置，使用滴管将预制的ga(no3)3/(ch2oh)2溶液滴在基底上，旋转涂覆溶液。
13、匀胶机转速为3000-8000r/min，具体可为4000r/min、6000r/min；
14、旋涂时间为40-60秒，具体可为60秒。
15、所述旋涂法步骤中，将旋涂后的基底放置在加热台上，蒸发溶剂。
16、加热台温度为180-210℃，具体可为180℃；
17、加热时间为5-10秒，具体可为8秒。
18、将基底置于水平管式炉的中心内，在空气中退火，以获得ga2o3薄膜；
19、退火温度为480-800℃、具体可为480℃、600℃、800℃。
20、退火时间为30-60分钟，具体可为30分钟、60分钟；
21、加热速率5-10℃/min，具体可为5℃/min、10℃/min。
22、所述方法还包括如下步骤：在所述退火步骤之后，将体系自然降温至室温。
23、所述ga2o3薄膜在厘米尺寸的基底上均表现出原子级平整的表面粗糙度，粗糙度低至0.12nm。
24、按照上述方法制备得到的ga2o3薄膜在应用到半导体领域的器件等，也属于本专利技术的保护范围。
25、本专利技术的技术效果是：
26、本专利技术提出了一种基于溶液辅助旋涂法的制备超薄原子级平整氧化镓(ga2o3)薄膜的方法。该方法首次实现了对高质量超薄原子级平整ga2o3薄膜的可控合成，其厚度可通过调整旋涂速度或ga前体的浓度进行调节，其函数如下：其中h为所得薄膜的厚度，μ为溶液的粘度，t为旋转时间，ω为旋转速度。该制备方法不仅简单可控，经济高效，且可实现在厘米尺寸的基底均展现出原子级平整的表面粗糙度，ra可低至0.12nm，厚度可控制至最薄3nm，并具有多种衬底适配性，如si/sio2和云母基底。因此，本专利技术为超薄原子级平整的ga2o3薄膜的合成提供了一种有效的方法选择，并为低维电子学、光电子学等微电子领域的研究与开发提供了新型的高性能光电子器件的合成路径与平台。
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1.一种基于溶液辅助旋涂法的超薄原子级平整Ga2O3薄膜的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述旋涂法在基底上进行，所述基底为硅片或云母，化学式分别为Si/SiO2和KMg3(AlSi3O10)F2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述衬底在氧气Plasma气氛中进行预处理；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：旋涂在匀胶机上进行；基底固定在匀胶机的中心位置，使用滴管将溶液滴在基底上，旋转涂覆溶液；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：Ga(NO3)3·xH2O晶体为0.5～3g，(CH2OH)2溶液为10ml。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：将旋涂后的基底放置在加热台上，蒸发溶剂；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：将基底置于水平管式炉的中心内，在空气中退火，以获得Ga2O3薄膜；
8.权利要求1-7任一项所述方法制备得到的超薄原子级平整的Ga2O3薄膜。
9.根据权利要求8所述的Ga2O3薄膜，其
...【技术特征摘要】
1.一种基于溶液辅助旋涂法的超薄原子级平整ga2o3薄膜的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述旋涂法在基底上进行，所述基底为硅片或云母，化学式分别为si/sio2和kmg3(alsi3o10)f2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述衬底在氧气plasma气氛中进行预处理；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：旋涂在匀胶机上进行；基底固定在匀胶机的中心位置，使用滴管将溶液滴在基底上，旋转涂覆溶液；
5.根据权利要求1所述的方法，其特...
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