一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法
2023-06-01 21:00:36 2
專利名稱：一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體膜的製備方法，尤指一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法。
背景技術：
碘化亞銅是為數不多的p型半導體，直接禁帶寬度為3. leV。 Cul半導體的導電性取決於半導體中I的摻雜度，最優化摻雜後面電阻可以降低到25Q/cm2。由於Cul半導體具有良好的光學性能和電學性能。目前對於Cul研究主要集中在以Cul為空穴收集體(即為光陰極)來製備固體染料敏華光伏電池和用作有機合成的催化劑以及製備導電纖維等方面。
硤化亞銅作為一種新材料，製備工藝還不成熟。 〃碘化亞銅為灰白色或棕黃色粉末，特性是不溶於水和乙醇，可溶於濃硫酸、鹽酸、氨水和碘化鉀、硫代硫酸鹽、氰化鈉的水溶液。在光的作用下容易分解。目前的現有的製備方法有電沉積法、脈衝雷射沉積技術、蒸發合成法、溶劑蒸發法等。這些方法的成膜性、重複性較差，難以工業化應用。
發明內容
針對上述方法所存在的不足，本發明提出了一種新的石W匕亞銅半導體膜的製備方法。
在真空狀態下，以氬氣等惰性氣體為轟擊離子，在^:波輻照下形成等離子體；以純金屬銅作靶，採用交流輝光放電由氬離子賊射出銅離子，同時用微波輻照維持微持等離子的狀態，離化率可達20%;通入硤的蒸汽，微波輻照下形成碘離子；銅.離子與碘離子共同在基片上沉積成碘化亞銅薄半導體膜。控制碘蒸汽的通入量，可控制碘化亞銅的摻雜程度，薄膜粘附性強。
通過本發明，可提供一種碘化亞銅薄半導體膜的製備方法。
以下結合附圖和具體實施方式
進一步說明本發明。
圖1為本發明的硬體結構示意圖。
圖中，l.波導及調諧裝置，2.石英微波窗口， 3.進氣口， 4.等離子室，5.
弧形Cu靶電極，6.冷卻水系統，7.視窗，8.基座及加熱裝置，9.真空系統，10.
微波系統，11.鍍膜室，12.成膜村底，13.載氣進氣口， 14.碘蒸氣進氣口。
具體實施例方式
參閱圖1所示，本發明的硬體結構包括波導及調諧裝置(1)、石英微波窗口 (2)、氫氣進氣口 (3)、等離子室(4)、弧形Cu靶電極(5)、冷卻水系統(6)、視窗(7)、基座及加熱裝置(8)、真空系統(9)、微波系統(10)、鍍膜室(11)、成膜襯底(12)、栽氣進氣口 (13)和碘蒸氣進氣口 (14)。
微波從微波系統(IO)發射出來後，經it^英微波窗口 (2)到達鍍膜室(11 )。此時，1000V交流電加在兩個弧形Cu靶電極(5)上，通過載氣進氣口 (13)，通入載氣(Ar)，使兩級的氣體Ar電離成等離子氣團，到達鍍膜室(11)的微波將這些等離子氣團輸運到弧形Cu靶電極(5)上，此時，Ar等離子體對弧形Cu靶電極(5)的金屬表面進行等離子轟擊，濺射出的金屬粒子被微波輻照而電離，並形成等離子氣團，並輸運到成膜襯底(12)上。成膜襯底(12)加了負偏壓，帶負偏壓的成膜襯底(12 )使銅離子消電離而澱積成膜。參閱圖1所示，打開基座加熱裝置(8)，加熱到300-500°C。通過冷卻水系統(6)通入冷卻水，在真空系統(9)中，抽真空到1.3 x 10-3 Pa以下，調節真空系統(9)中的真空泵為低速檔。通過載氣進氣口 U3)送載氣(Ar): 1~5 x 10Pa ,再通過氪氣進氣口 ( 3 )力口 H2到1 ~ 5 x 10Pa。
通過微波系統(10 )送入微波，微波的燈絲電流為0. 3A，使氣體輝光放電，加偏壓180 V。離子清洗鍍膜室(11)和成膜襯底(12 ) 15分鐘。清洗完成後，將微波電流調到0. 1-0.2A,偏壓調到60V。調節基座及力口熱裝置(8)的加熱電壓，使溫度降到250 。C左右。
關閉氫氣進氣口 (3),調節載氣進氣口 (13),調節載氣Ar量，使真空度保持在2 ~ 5 x 10Pa,通過缺蒸氣進氣口 ( 14 )通入多典蒸汽，將弧形Cu靶電極(5 )的電壓升至900- 1100V,幾分鐘後，弧形Cu靶電極(5)下部區域產生輝光放電，並開始向成膜襯底(12)沉積碘化亞銅半導體膜。波膜厚度可用膜層監控儀測量。
權利要求
1、一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法，包括一波導及調諧裝置、一石英微波窗口、一氫氣進氣口、一等離子室、兩個弧形Cu靶電極、一冷卻水系統、一視窗、一基座及加熱裝置、一真空系統、一微波系統、一鍍膜室、一成膜襯底、一載氣進氣口和一碘蒸氣進氣口；其特徵是以微波輻照產生氬的等離子體，轟擊銅靶；以純銅作靶，碘蒸汽為碘源，以微波輻照產生等離子體；將微波輻照與離子轟擊結合在一起，保證成膜是以離子的形式進行。
2、 根據權力要求1所述的一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法， 其特徵是在真空狀態下，以氬氣等惰性氣體為轟擊離子，在^b皮輻照下形成等離子體。
3、 根據權力要求1所述的一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法， 其特徵是以純金屬銅作靶，採用交流輝光放電由氬離子賊射出銅離子，同時用微波輻 照維持等離子狀態。
4、 根據權力要求3所述的一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法， 其特徵是通入碘的蒸汽，微波輻照下形成碘離子；銅離子與碘離子共同在基片上沉積 成碘化亞銅薄半導體膜。
5、 根據權力要求1所述的一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法， 其特徵是通過微波系統送入^t波的燈絲電流為0.3A,加偏壓180V。離子清洗鍍膜室 和成膜襯底15分鐘。
6、 根據權力要求5所述的一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法，其特徵是清洗工作完成後，-微波電流調到0. 1-0.2A,偏壓調到60V。調節基座及加熱 裝置使溫度降到250 °C。
7、根據權力要求6所述的一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法， 其特徵是溫度降到250 。C後，關閉氫氣進氣口，調節載氣進氣口，調節載氣Ar量， 使真空度保持在2 ~ 5 x 10Pa,通入碘蒸汽，提升至弧形Cu耙電極電壓，電壓範 圍900— IIOOV。
全文摘要
本發明涉及一種碘化亞銅半導體膜的微波等離子體製備方法，該方法包括一波導及調諧裝置、一石英微波窗口、一氫氣進氣口、一等離子室、2個弧形Cu靶電極、一冷卻水系統、一視窗、一基座及加熱裝置、一真空系統、一微波系統、一鍍膜室、一成膜襯底、一載氣進氣口和一碘蒸氣進氣口。本方法以微波輻照產生氬的等離子體，轟擊銅靶；以純銅作靶，碘蒸汽為碘源，以微波輻照產生等離子體；微波輻照使銅、碘在到達基片之前一直處於等離子狀態；將微波輻照與離子轟擊結合在一起，保證成膜是以離子的形式進行。
文檔編號C23C14/36GK101509122SQ20091013181
公開日2009年8月19日 申請日期2009年4月8日 優先權日2009年4月8日
發明者於慶先, 孫四通 申請人:青島科技大學