本发明专利技术公开的S掺杂生长带隙可调的ZnSO合金薄膜的方法，采用的是脉冲激光沉积法。靶材是由纯氧化锌和纯硫化锌粉末混合后液压成型的陶瓷靶,其中硫化锌的摩尔含量为10~40%；然后在脉冲激光沉积装置的生长室中，真空度为1×10-4～1×10-3Pa下，激光频率为3~10Hz,生长温度为300~500℃,在衬底上生长带隙可调的ZnSO合金薄膜。本发明专利技术方法可以实现实时掺杂,掺杂浓度通过调节生长温度和靶材中S的摩尔含量来控制。采用本发明专利技术方法制备的ZnSO合金薄膜带隙可调，具有良好的光学性能，重复性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及带隙可调的aiso合金薄膜的生长方法。
技术介绍
ZnO是一种宽带隙(3.3 eV)的化合物半导体材料，具有原料丰富、价格便宜、无毒，易于实现掺杂，合金化，且其沉积温度相对较低和在等离子体环境中稳定性好等优点。 能带工程，又称为能带剪裁，是指认为地通过人为地设计、优化材料组分与结构以达到同质结构无法达到的性能，同时这也是现代光电子器件设计中的至关重要的一步。为实现商业化的aiO发光器件，ZnO材料的带隙调节必须得到满足。一般通过等价阳离子掺杂掺入Mg、 Be形成ZrvxIfexO和^vxBexO合金薄膜来增大带隙宽度，以及掺入Cd形成ZrvyCdyO合金薄膜来减小带隙宽度。然而，等价阴离子掺杂也可以改变ZnO薄膜的性能甚至可以调节带隙宽度，至今很少有这方面的报道。脉冲激光沉积法具有沉积参数易控、易保持薄膜与靶成分一致、能实现实时掺杂且生长的薄膜质量好等优点，具有广阔的应用前景，是目前制备SiO 基薄膜最有效和最有发展前途的制备技术之一。目前为止，还没有使用脉冲激光沉积法生长带隙可调的SiSO合金薄膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种硫掺杂生长带隙可调的aiso合金薄膜的方法。本专利技术的硫掺杂生长带隙可调的SiSO合金薄膜的方法，采用的是脉冲激光沉积法，其步骤如下1)称量纯氧化锌和纯硫化锌粉末，其中硫化锌的摩尔含量为10、0%，经混料后液压成型，制得靶材；2)将清洗后的衬底放入脉冲激光沉积装置的生长室中，靶材与衬底之间的距离为 4. 5 5. 5 cm,生长室背底真空度抽至1 X 10_4 1 X 10_3 Pa,然后加热衬底，使衬底温度为 300^500 °C，激光频率为；TlO Hz,激光能量为250 350 mj，进行生长，生长后的薄膜以 3 10°C /min降温速率冷却至室温。上述的衬底可以是硅、蓝宝石、玻璃或石英。纯氧化锌和纯硫化锌的纯度均为 99. 99%ο本专利技术通过调节靶材中所掺S的摩尔含量、衬底温度，可以制备不同掺杂浓度的带隙可调的aiso合金薄膜，生长的时间由所需的薄膜厚度决定。本专利技术的优点1)可以实现实时掺杂，在ZnO合金薄膜生长过程中同时实现带隙可调；2)掺杂浓度可以通过调节生长温度和靶材中S的摩尔含量来控制；3)制备的SiSO合金薄膜带隙可调，具有良好的光学性能，同时重复性和稳定性好。附图说明3图1是本专利技术方法采用的脉冲激光沉积装置示意图，图中1为激光器；2为生长室；3为靶材；4为衬底；图2是实施例2的SiSO合金薄膜的χ射线衍射(XRD)图谱； 图3是实施例2的SiSO合金薄膜的光学透射谱。具体实施例方式以下结合具体实例进一步说明本专利技术。实施例11)取纯度为99. 99%的氧化锌和纯度为99. 99%的硫化锌粉末，S摩尔含量为10%，将ZnO 和SiS的混合粉末进行混料。混料均勻后，将粉末在高温下液压成厚度为3 mm，直径为50 mm的圆片，得到靶材。2)以石英为衬底，将衬底表面清洗后放入脉冲激光沉积装置的生长室中，生长室背底真空度抽至IX 10_4 Pa，然后加热衬底，使衬底温度为300°C，以掺ZnS的ZnO为靶材， 调整衬底和靶材的距离为4. 5 cm，激光频率为3 Hz,激光能量为250 mj，生长的时间为30 min。生长后以3 °C/min的降温速率冷却到室温，得到S掺杂带隙可调的SiSO合金薄膜。制得的S掺杂带隙可调的SiSO合金薄膜的禁带宽度约为3. 2 eV，在室温下有优异的光学性能可见光平均透射率超过80%。实施例21)取纯度为99. 99%的氧化锌和纯度为99. 99%的硫化锌粉末，S摩尔含量为30%，将ZnO 和SiS的混合粉末进行混料。混料均勻后，将粉末在高温下液压成厚度为3 mm，直径为50 mm的圆片，得到靶材。2)以石英为衬底，将衬底表面清洗后放入脉冲激光沉积装置的生长室中，生长室背底真空度抽至5 X 10_4 Pa,然后加热衬底，使衬底温度为400°C，以掺ZnS的ZnO为靶材，调整衬底和靶材的距离为5 cm，激光频率为5 Hz,激光能量为300 mJ，生长的时间为30 min。 生长后以5 0C /min的降温速率冷却到室温，得到S掺杂带隙可调的SiSO合金薄膜。制得的S掺杂带隙可调的SiSO合金薄膜的禁带宽度约为3. 1 eV，在室温下有优异的光学性能可见光平均透射率超过80%。其χ射线衍射(XRD)图谱见图2，光学透射谱见图3。实施例31)取纯度为99. 99%的氧化锌和纯度为99. 99%的硫化锌粉末，S摩尔含量为40%，将ZnO 和SiS的混合粉末进行混料。混料均勻后，将粉末在高温下液压成厚度为3 mm，直径为50 mm的圆片，得到靶材。2)以石英为衬底，将衬底表面清洗后放入脉冲激光沉积装置的生长室中，生长室背底真空度抽至ι X IO-3 Pa,然后加热衬底，使衬底温度为500°C，以掺ZnS的ZnO为靶材，调整衬底和靶材的距离为5. 5 cm，激光频率为10 Hz,激光能量为350 mJ，生长的时间为30 min。生长后以10 °C/min的降温速率冷却到室温，得到S掺杂带隙可调的SiSO合金薄膜。制得的S掺杂带隙可调的SiSO合金薄膜的禁带宽度约为3. 0 eV，在室温下有优异的光学性能可见光平均透射率超过80%。权利要求1. 一种硫掺杂生长带隙可调的SiSO合金薄膜的方法，其特征是采用脉冲激光沉积法， 包括如下步骤1)称量纯氧化锌和纯硫化锌粉末，其中硫化锌的摩尔含量为10、0%，经混料后液压成型，制得靶材；2)将清洗后的衬底放入脉冲激光沉积装置的生长室中，靶材与衬底之间的距离为 4. 5 5. 5 cm,生长室背底真空度抽至1 X 10_4 1 X 10_3 Pa,然后加热衬底，使衬底温度为 300^500 °C，激光频率为；TlO Hz,激光能量为250 350 mj，进行生长，生长后的薄膜以 3 10°C /min降温速率冷却至室温。2.根据权利要求ι所述的硫掺杂生长带隙可调的aiso合金薄膜的方法，其特征是所说的衬底是硅、蓝宝石、玻璃或石英。3.根据权利要求ι所述的硫掺杂生长带隙可调的aiso合金薄膜的方法，其特征是纯氧化锌和纯硫化锌的纯度均为99. 99%。全文摘要本专利技术公开的S掺杂生长带隙可调的ZnSO合金薄膜的方法，采用的是脉冲激光沉积法。靶材是由纯氧化锌和纯硫化锌粉末混合后液压成型的陶瓷靶,其中硫化锌的摩尔含量为10~40%；然后在脉冲激光沉积装置的生长室中，真空度为1×10-4～1×10-3Pa下，激光频率为3~10Hz,生长温度为300~500℃,在衬底上生长带隙可调的ZnSO合金薄膜。本专利技术方法可以实现实时掺杂,掺杂浓度通过调节生长温度和靶材中S的摩尔含量来控制。采用本专利技术方法制备的ZnSO合金薄膜带隙可调，具有良好的光学性能，重复性和稳定性。文档编号C23C14/06GK102226264SQ20111016351公开日2011年10月26日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日专利技术者叶志镇, 周惟舜, 曹铃, 朱丽萍, 李洋, 蒋杰 申请人:浙江大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种硫掺杂生长带隙可调的ＺｎＳＯ合金薄膜的方法，其特征是采用脉冲激光沉积法，包括如下步骤：１）称量纯氧化锌和纯硫化锌粉末， 其中硫化锌的摩尔含量为１０～４０％， 经混料后液压成型，制得靶材；２）将清洗后的衬底放入脉冲激光沉积装置的生长室中，靶材与衬底之间的距离为４．５～５．５ ｃｍ， 生长室背底真空度抽至１×１０－４～１×１０－３ Ｐａ，然后加热衬底，使衬底温度为３００～５００ ℃，激光频率为３～１０ Ｈｚ， 激光能量为２５０～３５０ ｍＪ，进行生长，生长后的薄膜以３～１０℃／ｍｉｎ降温速率冷却至室温。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽萍，蒋杰，周惟舜，曹铃，李洋，叶志镇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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