專利名稱：組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備鐵磁性半導(dǎo)體薄膜材料的方法，特別是指一種組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法。
迄今為止，已有大量的磁體/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)以及磁體/半導(dǎo)體/磁體三層結(jié)構(gòu)制備成功，磁體/半導(dǎo)體超晶格的研制也取得了進展。但由于磁體/半導(dǎo)體間晶格失配的影響，異質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變較大、穩(wěn)定性不好。組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體材料很好地解決了晶格失配的問題，在分立器件和集成電路中必將得到廣泛應(yīng)用，因此對其制備和研究具有重要意義。
離子束外延技術(shù)的優(yōu)點是利用其磁分析器的離子提純分析功能，在超高真空條件下可制備其它工藝不易實現(xiàn)的、難提純、難化合、易氧化的特殊材料。磁性元素如錳通常是很易氧化、很難提純的物質(zhì)，用這種方法就可克服這種弱點，使離子達到同位素純度。
本發(fā)明一種組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法，其特征在于，其步驟包括步驟1選擇半導(dǎo)體單晶片，該半導(dǎo)體單晶片作為基底材料；步驟2將所述的基底材料加熱，為下一步工藝作好準備；步驟3在基底上生長組份漸變的磁性半導(dǎo)體材料；步驟4對上述磁性半導(dǎo)體材料進行熱處理。
其中步驟1中的基底材料為半導(dǎo)體單晶片，如砷化鎵、銻化鎵、硅、磷化銦、鍺、磷化鎵。
其中步驟2所述的加熱的溫度范圍是0-800度。
其中步驟3所述的組份漸變的磁性半導(dǎo)體材料為摻入過渡族金屬或土族金屬的半導(dǎo)體材料，如鎵錳砷、鎵錳銻、錳硅。
其中步驟4所述的熱處理溫度范圍在100-800度。
其中步驟1也可根據(jù)需要在襯底上先外延一層或多層緩沖層后再生長組份漸變的磁性半導(dǎo)體材料。
其中步驟3的磁性半導(dǎo)體可以是單晶形式也可以是多晶形式。
組份漸變磁性半導(dǎo)體材料制備方法一、以GaSb(銻化鎵)、GaAs(砷化鎵)、Si(硅)等單晶片為襯底；二、根據(jù)需要可以在GaSb、GaAs、Si等單晶片襯底上直接生長磁性外延層，也可以先在襯底上生長緩沖層，然后再生長磁性半導(dǎo)體外延層；三、用離子束外延、液相外延、濺射、真空淀積或分子束外延等方式生長磁性半導(dǎo)體材料(如GaMnSb(鎵錳銻)、GaMnAs(鎵錳砷)等)；四、根據(jù)需要，生長磁性半導(dǎo)體層和緩沖層既可采取相同的制備方式，也可采取不同的制備方式。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的意義和效果與其它磁性半導(dǎo)體材料相比，組份漸變磁性半導(dǎo)體材料中磁性元素的組份由零逐漸增大。因此，這種組份漸變磁性半導(dǎo)體材料與襯底材料之間實現(xiàn)了晶格無應(yīng)變過渡。這種組份漸變磁性半導(dǎo)體材料具有居里溫度高，熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點。實現(xiàn)發(fā)明的最好方式1、實現(xiàn)發(fā)明的主要設(shè)備半導(dǎo)體薄膜制備設(shè)備(如離子束系統(tǒng)、分子束外延系統(tǒng)和激光淀積系統(tǒng)等)；機械真空泵+擴散真空泵(或其它真空設(shè)備)；溫度控制系統(tǒng)；半導(dǎo)體熱處理設(shè)備。
2、根據(jù)生長設(shè)備的具體情況，對生長技術(shù)路線進行適當調(diào)整；3、對于離子束外延系統(tǒng)，靶室靜態(tài)真空度優(yōu)于5×10-8Pa，動態(tài)真空度優(yōu)于2×10-5Pa；離子能量10～1500eV(連續(xù)可調(diào))；可分選原子量為1～207(H-Pb)；襯底溫度RT(室溫)～500℃連續(xù)可調(diào)；4、對于其它半導(dǎo)體薄膜系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)，視具體情況而定。
權(quán)利要求
1.一種組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法，其特征在于，其步驟包括步驟1選擇半導(dǎo)體單晶片，該半導(dǎo)體單晶片作為基底材料；步驟2將所述的基底材料加熱，為下一步工藝作好準備；步驟3在基底上生長組份漸變的磁性半導(dǎo)體材料；步驟4對上述磁性半導(dǎo)體材料進行熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法，其特征在于，其中步驟1中的基底材料為半導(dǎo)體單晶片，如砷化鎵、銻化鎵、硅、磷化銦、鍺、磷化鎵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法，其特征在于，其中步驟2所述的加熱的溫度范圍是0-800度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法，其特征在于，其中步驟3所述的組份漸變的磁性半導(dǎo)體材料為摻入過渡族金屬或土族金屬的半導(dǎo)體材料，如鎵錳砷、鎵錳銻、錳硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法，其特征在于，其中步驟4所述的熱處理溫度范圍在100-800度。
全文摘要
一種組份漸變鐵磁性半導(dǎo)體制備方法，其特征在于，其步驟包括步驟1選擇半導(dǎo)體單晶片，該半導(dǎo)體單晶片作為基底材料；步驟2將所述的基底材料加熱，為下一步工藝作好準備；步驟3在基底上生長組份漸變的磁性半導(dǎo)體材料；步驟4對上述磁性半導(dǎo)體材料進行熱處理。
文檔編號H01L21/00GK1421878SQ0114009
公開日2003年6月4日 申請日期2001年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月26日
發(fā)明者陳諾夫, 張富強, 楊君玲, 劉志凱, 楊少延, 柴春林 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所