掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

技术领域

本发明涉及磁性半导体材料技术领域,尤其是涉及一种高温Si

背景技术

由于电子的电荷和自旋自由度可以同时被操纵以进行信息处理和存储,所以在过去的二十多年中稀磁半导体得到了广泛的关注和研究。除了研究最为广泛的III-V族稀磁半导体(如(Ga,Mn)As)外,IV族稀磁半导体因其与当前成熟的Si集成技术兼容而受到特别关注。在传统半导体工业中,Si一直是最基础的研究材料。过渡族金属元素掺杂IV族基半导体可以与现有的Si基微电子器件相集成,因此,对于现代半导体工业的研究和集成,IV族基稀磁半导体具有更广泛研究。

对于IV族稀磁半导体,大多数研究主要集中在Mn掺杂的IV族半导体,然而Mn掺杂的IV族半导体在生长过程中容易发生旋节线分解形成与Mn相关的团簇或第二相析出物,如Ge

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高温Si

为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:

本发明提供的一种高温Si

S1:对本征Ge衬底进行清洗和去除表面氧化物;

S2:将处理过的Ge衬底、高纯硅靶、高纯锗靶和高纯铁靶放入背景压强为10

S3:在薄膜生长过程中,首先在Ge衬底上生长50nm厚度的Ge缓冲层,然后在Ge缓冲层上生长150nm厚度的Si

S4:用快速退火炉在混合气体气氛下对沉积的Si

根据一种优选实施方式,在步骤S1中,还包括:用去离子水、无水乙醇和丙酮清洗本征Ge衬底,以及用2.5%的HF水溶液去除表面氧化物。

根据一种优选实施方式,在步骤S2中,衬底加热至250℃后至少保温1h后开始溅射。

根据一种优选实施方式,在步骤S4中,所述混合气体气氛为5%H

根据一种优选实施方式,在步骤S4中,退火过程包括:将生长薄膜以1600℃/min的加热速率加热至800℃,然后在800℃下退火0.5min,最后在1min内冷却至室温,得到Si

根据一种优选实施方式,所述的高纯硅靶为硅的质量分数大于等于99.9999%的硅靶;所述的高纯锗靶为锗的质量分数大于等于99.999%的锗靶;所述的高纯铁靶为铁的质量分数大于等于99.95%的铁靶;所述的高纯氩气为氩气的体积分数大于等于99.999%的氩气。

根据一种优选实施方式,所制备的Si

根据一种优选实施方式,所制备的Si

本发明还提供了一种高温Si

本发明还提供了所述的高温Si

基于上述技术方案,本发明的一种高温Si

本发明的高温Si

本发明的制备方法制备的Si

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1至3所制备的Si

图2是实施例1至3所制备的Si

图3是实施例1至3所制备的Si

图4是实施例3所制备的Si

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例1提供了一种高温Si

S1:用去离子水、无水乙醇和丙酮清洗本征Ge(100)衬底,去除表面污染物,再用2.5%HF水溶液去除表面氧化物;

S2:将Ge(100)衬底、高纯硅靶、高纯锗靶和高纯铁靶放入背景压强为10

S3:在薄膜生长过程中,首先在Ge(100)衬底上生长50nm厚的Ge缓冲层,然后通过调节硅靶、锗靶和铁靶的功率(功率分别为:硅靶30W、锗靶30W和铁靶4W),在Ge缓冲层上生长150nm厚的Si

S4:用快速退火炉在混合气体(5%H

退火过程为:将生长薄膜以1600℃/min的加热速率加热至800℃,然后在800℃下退火0.5min,最后在1min内冷却至室温,得到Si

实施例2

本实施例2提供了另一种高温Si

S1:用去离子水、无水乙醇和丙酮清洗本征Ge(100)衬底,去除表面污染物,再用2.5%HF水溶液去除表面氧化物;

S2:将Ge(100)衬底、高纯硅靶、高纯锗靶和高纯铁靶放入背景压强为10

S3:首先在Ge(100)衬底上生长50nm厚的Ge缓冲层,然后通过调节硅靶、锗靶和铁靶的功率(功率分别为:硅靶30W、锗靶30W和铁靶6W),在Ge缓冲层上生长150nm厚的Si

S4:用快速退火炉在混合气体(5%H

退火过程为:将生长薄膜以1600℃/min的加热速率加热至800℃,然后在800℃下退火0.5min,最后在1min内冷却至室温,得到Si

实施例3

本实施例3提供了又一种高温Si

S1:用去离子水、无水乙醇和丙酮清洗本征Ge(100)衬底,去除表面污染物,再用2.5%HF水溶液去除表面氧化物;

S2:将Ge(100)衬底、高纯硅靶、高纯锗靶和高纯铁靶放入背景压强为10

S3:首先在Ge(100)衬底上生长50nm厚的Ge缓冲层,然后通过调节硅靶、锗靶和铁靶的功率(功率分别为:硅靶30W、锗靶30W和铁靶8W),在Ge缓冲层上生长150nm厚的Si

S4:用快速退火炉在混合气体(5%H

退火过程为:将生长薄膜以1600℃/min的加热速率加热至800℃,然后在800℃下退火0.5min,最后在1min内冷却至室温,得到Si

结果如图1至图3所示,图1~3示出了对本实施例1至3中所得的Si

参考图1,图1中(a-c)图分别为实施例1所得的Si

参考图2,图2中(a)图分别为实施例1、2、3所得的沉积Si

参考图3,图3中(a)图为实施例1、2和3所得的Si

参考图4,图4中(a)图为实施例3所得的Si

本发明人考虑到射频磁控溅射工艺简单、重复性好且可以大规模快速沉积半导体薄膜的优势。同时快速退火是一个非平衡过程,有利于提高Fe元素在IV族晶格中的溶解度(>>平衡溶解度),因此有利于增强制备的Si

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术分类

06120115636555