一种高质量p型氧化镓纳米柱状结构薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于半导体薄膜材料制备技术领域，特别是涉及一种高质量p型氧化镓纳米柱状结构薄膜及其制备方法。

背景技术

氧化镓(Ga

目前Ga

发明内容

本发明的目的是提出一种在砷化镓(GaAs)单晶衬底上通过热氧化方法制备的高质量p型Ga

本发明所述的一种高质量p型氧化镓纳米柱状结构薄膜的制备方法，其步骤如下：

A、GaAs单晶衬底的预处理：将GaAs单晶衬底依次使用甲苯、丙酮、乙醇进行超声清洗，每种溶液的清洗时间为1～5min；然后将衬底置于质量分数8～15％的盐酸中1～5min去除衬底表面的原生氧化层，最后用去离子水将衬底清洗干净并用高纯氮气将衬底吹干；

B、将步骤A处理后的GaAs单晶衬底在10～100Pa压强下进行加热，加热温度为600～700℃，加热时间为2～10min；由于GaAs在600～700℃温度下会发生分解且As单质的饱和蒸汽压低于Ga单质，所以在加热过程中，大部分As单质会发生脱离而在衬底表面形成富Ga状态，而Ga组份在衬底表面达到一定浓度后则会发生团簇而形成Ga液滴；

C、向步骤B的反应体系内通入氮气和氧气，然后升高衬底温度至700～900℃使GaAs单晶衬底热氧化，其中氧气流量为20～300sccm，调节氮气流量使压强维持在100～1000Pa；氧气将与GaAs单晶衬底1表面的Ga液滴反应，在Ga液滴与GaAs单晶衬底界面处形成Ga

本发明的效果和益处：

首先，本发明解决了Ga

附图说明

图1：本发明制备的高质量p型Ga

图2：本发明所述的高质量p型Ga

步骤1是将GaAs单晶衬底1进行加热；

步骤2是GaAs单晶衬底1进行加热后，大部分As单质会发生脱离而在衬底1表面形成富Ga状态，而Ga组份在衬底1表面达到一定浓度后则会发生团簇而形成Ga液滴；

步骤3是对GaAs单晶衬底1进行热氧化，氧气与Ga液滴反应，在Ga液滴与GaAs单晶衬底1界面处形成Ga

步骤4是进一步通过GaAs单晶衬底1自提供的Ga和通入的氧气进行薄膜的连续生长，得到p型氧化镓纳米柱状结构薄膜；

图3：本发明制备的p型Ga

图4：本发明制备的高质量p型Ga

具体实施方式

实施例1：

A、GaAs单晶衬底1的预处理：首先将GaAs单晶衬底1在超声状态下使用甲苯、丙酮、乙醇依次清洗5min。然后将清洗后的GaAs单晶衬底1置于质量分数10％的盐酸溶液中5min，去除表面氧化层并用去离子水冲洗干净，最后利用高纯氮气将衬底吹干；

B、在生长前需要先在真空环境下利用管式炉对GaAs单晶衬底进行加热，加热温度为650℃，时间为5min，反应压强为10Pa，使GaAs表面的大部分As单质脱离，形成富Ga状态，Ga原子在衬底表面团簇而形成微小液滴。

C、高质量p型Ga

为表征p型Ga

我们使用HL5500型Hall效应测试仪表征该Ga

表1：热氧化制备的p型Ga

以上结果证明本方法制备的Ga