專利名稱：鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)p-n結(jié)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用磁控濺射方法
(magnetron sputtering technique)在凈交寬的溫度下制備具有良好 整流特性的鑭錳氧化物/氧化錫(La。.7Sr。.3Mn03/ Sn02 ) / 結(jié)的方法。
背景技術(shù)：
/7-/2結(jié)二極管作為基本的元器件在微電子學(xué)中有著舉足輕重的作
用。鈣鈥礦結(jié)構(gòu)的La。.7Sr。.3Mn03 (LSM0)由于S +離子的摻雜而具有/ 型半導(dǎo)體的導(dǎo)電性。此外，由于雙交換作用，LSMO載流子的濃度是組 分、溫度和外場的敏感函數(shù)，可通過外加電場或磁場調(diào)制LSM0基p-z2 結(jié)的電學(xué)或》茲學(xué)性質(zhì)。
Sn02具有異常豐富的光電性能和氣敏特性，是一種具有潛在應(yīng)用 價值的紫外半導(dǎo)體光電器件材料。而由于制備過程中的缺氧可使Sn02 表現(xiàn)為/ 型半導(dǎo)體的性質(zhì)，如果將Sn02與鈣鈥礦鑭錳氧化物材料結(jié)合 成人工異質(zhì)結(jié)則為研發(fā)新一代磁-光-電 一體化的新器件提供了契機。 目前，還沒有關(guān)于鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)/ -/7結(jié)的研究報道。
目前，通常采用PLD方法制備釣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物/ -/ 結(jié)。但因PLD 存在羽輝區(qū)域的局限性、蒸發(fā)粒子溫度的非線性變化和質(zhì)量空間分布 不均的缺點，只適合小面積沉積，并且在沉積過程中伴有液滴沉積的 現(xiàn)象，易造成薄膜結(jié)構(gòu)不均勻，從而影響其電子輸運性能。又因高質(zhì) 量、大功率激光器的價格較高，增加了應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提供一種鈣鈦礦結(jié)
構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)；7-/7結(jié)及其制備方法。
本發(fā)明所提供的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)P-Z 結(jié)，包
括有單晶村底、沉積在單晶襯底上的Sn02層和沉積在Sn02層上的LSMO 層；其中，所述的Sn02層的厚度為100-300 nm;所述的LSMO層的厚 度為100-300 nm。
其中，所述的單晶襯底選自單晶Si(lOO)、單晶ZnF2 (100)或 單晶Ti02 ( 100 )。
本發(fā)明所提供的鈣鈥礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)結(jié)的制 備方法，包括以下步驟
1)采用磁控'踐射法在單晶襯底上沉積Sn02層，沉積條件射頻 功率為100-200 W， Sn02陶瓷為靶材，單晶襯底溫度為300-600°C， 工作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為0. 5-1. 0 Pa，氧分壓為5-15%， Sn02層的厚度為100-300 nm;
2 )采用》茲控'踐射法在步驟1)中獲得的Sn02層之上沉積LSMO層， 得到鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)/7-/ 結(jié)，沉積條件射頻功 率為100-200 W， LSMO陶乾為靶材，單晶襯底溫度為600-800°C，工 作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為0. 5-1. 5Pa，氧分壓為5_25%， LSMO 層的厚度為100-300 nm。
可通過》茲控'踐射時間控制Sn02層和LSMO層的厚度。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下有益效果
1) 本發(fā)明所制備的Sn02/ LSM0 ; -"結(jié)，在40-320K的溫度范圍 內(nèi)具有優(yōu)異的整流特性當(dāng)反向電壓為-1.5 V時仍未擊穿，此時最 大漏電流僅為3 mA;正向開啟電壓為0. 2 ~ 0. 5 V;電壓為1. 5 V時 的正向電流和反向電流比^直達(dá)到20。
2) 本發(fā)明中采用磁控濺射技術(shù)成本低廉，薄膜與襯底之間的附 著性好、結(jié)構(gòu)致密、針孔少、表面平整且純度較高，適合大規(guī)模工業(yè) 化生產(chǎn)。
圖1、實施例1制備的LSM0/Sn02jo-"結(jié)的XRD圖譜。 圖2、實施例1制備的LSM0/Sn02 /7-刀結(jié)在室溫(300K)下的伏 安特性曲線。
圖3、實施例1制備的LSM0/Sn02 結(jié)在40-320 K溫度范圍內(nèi)
的伏安特性曲線。
圖4、實施例1制備的LSMO/Sn02i -/7結(jié)界面處的透射電鏡圖。 以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施方式
實施例1
1)采用,茲控賊射法在襯底單晶Si(100)上沉積300nm厚的Sn02 層，沉積條件磁控'減射射頻功率為100 W, Sn02陶瓷為靶材，襯底 溫度為500。C，工作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為O. 7Pa，氧分壓 為10%;2)釆用^f茲控濺射法在步驟1)中獲得的Sn02層之上沉積150nm 厚的LSMO層，得到釣鈦礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)z 結(jié)，沉 積條件磁控濺射射頻功率為100W, LSMO陶瓷為靶材，襯底溫度為 80(TC，工作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為1.5Pa,氧分壓為20%。
實施例2
1 )采用磁控'踐射法在襯底單晶Ti02 (100)上沉積100nm厚的Sn02 層，沉積條件^磁控'賊射射頻功率為200 W, Sn02陶瓷為靶材，襯底 溫度為30(TC，工作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為O. 5Pa,氧分壓 為15%;
2)采用^茲控賊射法在步驟1)中獲得的Sn02層之上沉積300nm 厚的LSMO層，得到釣鈥礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)/ 結(jié)，沉 積條件磁控濺射射頻功率為200W, LSMO陶瓷為靶材，襯底溫度為 600°C,工作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為0. 5Pa，氧分壓為25%。
實施例3
1)采用-茲控濺射法在襯底單晶ZnF2 (100)上沉積200咖厚的Sn02 層，沉積條件石茲控'踐射射頻功率為150 W, Sn02陶瓷為靶材，襯底 溫度為60(TC，工作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為lPa,氧分壓為 5%;
2 )采用》茲控濺射法在步驟1)中獲得的Sn02層之上沉積100nm厚 的LSMO層，得到釣4太礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)/>-"結(jié)，沉積 條件磁控濺射射頻功率為150W, LSMO陶瓷為耙材，襯底溫度為750 。C,工作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為1Pa，氧分壓為5%。從圖2可知，本發(fā)明所制備的Sn(y LSM0 /)-"結(jié)在室溫(300K) 下呈現(xiàn)出較好的整流特性當(dāng)反向電壓為-l. 5V時仍未擊穿，此時漏 電流〗又為3mA;電壓為1. 5V時的正向電流和反向電流比^f直達(dá)到20;由 正向電流開始迅速增加的點，開啟電壓約為O. 225V。 /人圖3可知，本 發(fā)明Sn(y LSMO / 結(jié)在40-320K的溫度范圍內(nèi)均具有4交好的整流特 性。從圖4可知，本發(fā)明Sn02/ LSMO /7-z2結(jié)在Si/ Sn02界面處形成了較 為平直的界面，但二者之間有Si02層形成。
權(quán)利要求
1、一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)p-n結(jié)，其特征在于，所述的p-n結(jié)包括有單晶襯底、沉積在單晶襯底上的SnO2層和沉積在SnO2層上的LSMO層；其中，所述的SnO2層的厚度為100-300nm；所述的LSMO層的厚度為100-300nm。
2、 根據(jù)權(quán)利要1所述的一種鈣鈥礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)結(jié)，其特征在于，所述的單晶襯底選自單晶Si(100)、單晶ZnF2(100) 或單晶Ti02 ( 100 )。
3、 根據(jù)權(quán)利要1所述的一種4丐鈥礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)；7-/2 結(jié)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)釆用^茲控'賊射法在單晶襯底上沉積Sn02層，沉積條件射頻 功率為100-200 W, Sn02陶瓷為靶材，單晶襯底溫度為300-600°C， 工作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為0.5-1. 0 Pa,氧分壓為5-15%, Sn02層的厚度為100-300 nm;2 )采用》茲控濺射法在步驟1)中獲得的Sn02層之上沉積LSMO層， 得到釣鈥礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)z 結(jié)，沉積條件射頻功 率為100-200 W, LSMO陶乾為靶材，單晶襯底溫度為600-800°C,工 作氣體為氬氣和氧氣，工作氣壓為0. 5-1. 5Pa,氧分壓為5-25%, LSMO 層的厚度為100-300 nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的單晶襯底選自 單晶Si (100)、單晶ZnF2 (100 )或單晶Ti02 ( 100 )。
全文摘要
鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)p-n結(jié)及其制備方法明屬于材料制造領(lǐng)域。目前還沒有鑭錳氧化物與氧化錫復(fù)合的p-n結(jié)。本發(fā)明所提供的p-n結(jié)包括有單晶襯底、沉積在單晶襯底上的厚度為100-300nm的SnO<sub>2</sub>層和沉積在SnO<sub>2</sub>層上的厚度為100-300nm的LSMO層。本發(fā)明通過采用磁控濺射法依次在沉底上沉積SnO<sub>2</sub>層和LSMO層，制得鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鑭錳氧化物/氧化錫異質(zhì)p-n結(jié)。本發(fā)明所提供的p-n結(jié)具有優(yōu)異的整流特性，且成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L29/24GK101459194SQ200910076299
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者輝 嚴(yán), 侯育冬, 宋雪梅, 銘 張, 朱滿康, 浩 汪, 波 王, 王如志, 王憲謀 申請人:北京工業(yè)大學(xué)