一種氧化亞銅單晶薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化亞銅薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧化亞銅的禁帶寬度為2.2eV，處于光伏發(fā)電的最佳能隙范圍內(nèi)，與太陽光譜的極大值相匹配。理論上，氧化亞銅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到20%以上。據(jù)估計(jì)，只要能達(dá)到5%的光電轉(zhuǎn)換效率，氧化亞銅在太陽能電池上的應(yīng)用就會(huì)有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。而且，銅原料資源豐富，價(jià)格低廉，無毒無污染。這些都表明氧化亞銅薄膜在太陽能方面具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
[0003]制備氧化亞銅膜的技術(shù)很多，幾乎囊含了所有常用的薄膜生長技術(shù)，如:電化學(xué)法，磁控濺射法，熱氧化法，脈沖激光沉積技術(shù)，溶膠-凝膠法，化學(xué)氣相沉積技術(shù)，有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積技術(shù)等。
[0004]但目前得到的氧化亞銅薄膜大都是多晶或非晶，而且其中容易混入氧化銅相。其中結(jié)晶質(zhì)量好的氧化亞銅薄膜都是采用MOCVD方法或者M(jìn)BE方法制備的，不僅有設(shè)備和有機(jī)金屬源原料昂貴的問題，還需要用到化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的稀有氧化鎂襯底，或者用氧化鎂作為襯底(參見Fu Yajun,Lei Hongwei ,Wang Xuemin,Yan Dawei ,Cao Linhong,Yao Gang,Shen Changle,Peng Liping,Zhao Yan,Wang Yuying,Wu ffeidong,Appl.Surf.S.273(2013) 19.)和氧化亞銅薄膜之間的插入層(參見Li Junqiang,Mei Zengxia,Ye Daqian,Liang Huili,Liu Yaoping,Du Xiaolong.J.Cryst.Cr.351(2012)63.)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種氧化亞銅的薄膜制備方法，通過采用廉價(jià)易得的工業(yè)原料碘化亞銅作為原料，選用商品化的藍(lán)寶石襯底或硅襯底，在常壓條件下通過氣相沉積反應(yīng)制備出氧化亞銅薄膜。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明提出一種氧化亞銅薄膜的制備方法，包括如下步驟:步驟I，將銅源放入反應(yīng)舟內(nèi)，反應(yīng)舟放入石英反應(yīng)管內(nèi)；步驟2，將清洗、吹干后的襯底放在襯底托上，放入石英反應(yīng)管內(nèi)；步驟3，打開銅源氣路，讓惰性氣體通過反應(yīng)舟進(jìn)入石英反應(yīng)管，反應(yīng)舟的出口正對(duì)襯底表面;步驟4，打開氧源氣路，讓惰性氣體攜帶氧源進(jìn)入石英反應(yīng)管;步驟5，加熱石英反應(yīng)管，加熱石英反應(yīng)管內(nèi)的反應(yīng)舟和襯底;步驟6，調(diào)節(jié)反應(yīng)舟和襯底的工作溫度，設(shè)定生長時(shí)間，在襯底上沉積氧化亞銅薄膜，完成制備。
[0009]優(yōu)選地，所述的銅源為碘化亞銅。
[0010]優(yōu)選地，所述的襯底為藍(lán)寶石或硅襯底。
[0011]優(yōu)選地，所述的氧源為一種含氧氣體或者多種含氧氣體的混合氣體。
[0012]優(yōu)選地，所述的惰性氣體為氮?dú)狻鍤?、氦氣或氖氣，或其混合惰性氣體。
[0013]優(yōu)選地，所述的銅源氣路和氧源氣路各自獨(dú)立，在反應(yīng)舟的出口氧源氣路和銅源氣路開始相遇混合。
[0014]優(yōu)選地，反應(yīng)舟的出口距離襯底表面0.5cm_5cm。
[0015]優(yōu)選地，襯底的工作溫度在700°C?1100°C。
[0016]優(yōu)選地，襯底的工作溫度在750°C?950°C。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明的有意效果在于:所用的設(shè)備要求簡單，不需要昂貴的真空設(shè)備，不需要昂貴的原料，不需要稀有的襯底材料或插入層材料，不需要如等離子體、激光類的特殊能源，具有大工業(yè)生產(chǎn)的潛力。
【附圖說明】
[0019]圖1是在藍(lán)寶石襯底上制備的氧化亞銅薄膜的XRD衍射圖；
[0020]圖2是在藍(lán)寶石襯底上制備的氧化亞銅薄膜的透射電鏡圖；
[0021 ]圖3是在硅襯底上制備的氧化亞銅薄膜的XRD衍射圖；
[0022]圖4是在藍(lán)寶石襯底上制備的氧化亞銅薄膜的XRD衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0024]本發(fā)明提出一種氧化亞銅薄膜的制備方法，包括步驟:
[0025]步驟I，將銅源放入反應(yīng)舟內(nèi)，反應(yīng)舟放入石英反應(yīng)管內(nèi)。銅源為碘化亞銅。
[0026]步驟2，將清洗、吹干后的襯底放在襯底托上，放入石英反應(yīng)管內(nèi)。其中襯底為藍(lán)寶石或硅襯底。
[0027]步驟3，打開銅源氣路，讓惰性氣體通過反應(yīng)舟進(jìn)入石英反應(yīng)管，反應(yīng)舟的出口正對(duì)襯底表面。
[0028]步驟4，打開氧源氣路，讓惰性氣體攜帶氧源進(jìn)入石英反應(yīng)管。氧源為一種含氧氣體或者多種含氧氣體的混合氣體，含氧氣體可以是氧氣、水蒸氣、一氧化二氮、一氧化氮或二氧化氮等。惰性氣體為氮?dú)狻鍤?、氦氣或氖氣，或其混合惰性氣體。銅源氣路和氧源氣路各自獨(dú)立，在反應(yīng)舟的出口氧源氣路和銅源氣路開始相遇混合。
[0029]步驟5，加熱石英反應(yīng)管，加熱石英反應(yīng)管內(nèi)的反應(yīng)舟和襯底。石英管的工作溫度不得高于11001，襯底的工作溫度也不得高于11001。反應(yīng)舟的出口距離襯底表面0.5(^-5cm0
[0030]步驟6，調(diào)節(jié)反應(yīng)舟和襯底的工作溫度，設(shè)定生長時(shí)間，在襯底上沉積氧化亞銅薄膜，完成制備。襯底的工作溫度在700°C?1100°C，優(yōu)選在750°C?950°C。
[0031]圖1是在藍(lán)寶石襯底上制備的氧化亞銅薄膜的XRD衍射圖；圖2是在藍(lán)寶石襯底上制備的氧化亞銅薄膜的透射電鏡圖；圖3是在硅襯底上制備的氧化亞銅薄膜的XRD衍射圖；圖4是在藍(lán)寶石襯底上制備的氧化亞銅薄膜的XRD衍射圖。粉末X射線衍射(XRD)和透射電鏡測試用來檢測制備的氧化亞銅薄膜的晶向和結(jié)晶質(zhì)量。
[0032]以下是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出的幾個(gè)氧化亞銅薄膜制備示例。
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