磁性半导体/半导体异质液相外延生长方法 本发明提供一种半导体异质液相外延生长方法，特别是指一种磁性半导体/半导体异质液相外延生长方法。
半导体和磁体是固体物理的两大领域，而且是工业应用上的两种重要材料。将两者结合起来，使一种材料既具有半导体的特性又具有磁体的特性，无论对基础物理学还是材料科学都具有十分重要的学术意义。而在实际应用上更具有重大的价值。
实现磁体和半导体结合有两种途径。其一是，用磁性离子对半导体进行置代掺杂，形成磁性半导体合金，这类材料被称为稀磁半导体。它们具有一些奇特的性质，如巨塞曼分裂、巨法拉第旋转、巨负磁阻等。这类材料可望用于新型磁电、磁光和光电器件上。另一种方法是，把磁体和半导体结合成异质结构。这种异质结构包括单异质结、双异质结和多层异质结构。在许多这种结构中都发现了隧道磁电阻(TMR)，在近二十多年里引起了科学工作者的浓厚兴趣。它们在磁电器件上有巨大的潜在应用前景，可用于制造高密度存储器、平面和垂直晶体管等等。用磁性半导体制作的随机存储器，在断电时不会丢失存储信息。
迄今为止，制备磁体/半导体/异质结构的方法主要是分子束外延(MBE)、金属有机化学气相淀积(MOCVD)、蒸镀和溅射等，但未见用液相外延方法生长的报道。
本发明的目的在于提供一种磁性半导体/半导体异质液相外延生长方法，其液相外延，是在液相外延炉中，含溶质的溶液(或熔体)借助过冷而使溶质在衬底上以薄膜形式外延生长的方法；液相外延是在动力学平衡条件下生长的，其优点是外延层化学稳定性高，设备简单，生长费用低。
本发明的技术方案是：
(1)以砷化镓(GaAs)、硅(Si)、锑化镓(GaSb)等单晶片为衬底；
(2)用石墨或石英制成生长容器(生长舟)；
(3)将纯镓(Ga)、纯猛(Mn)和砷化镓(GaAs)晶体按比例GaxMnyAs1-x-y放入生长容器中，在外延炉中经充分溶解(混合)后，在过冷度为2-10度的条件下进行外延生长；
(4)生长溶液GaxMnyAs1-x-y中x和y为原子比，其取值范围是：x：0.0-1.0，y：0.0-1.0，并且0.0＜x+y＜1.0；
(5)根据需要可以在砷化镓(GaAs)、硅(Si)、锑化镓(GaSb)等单晶衬底片上直接生长GaxMnyAs1-x-y外延层，也可以先在衬底上生长缓冲层，然后再生长GaxMnyAs1-x-y外延层；
(6)可以在衬底上生长GaxMnys1-x-y单层结构，也可以根据需要生长多层结构；
(7)生长温度范围：573K-1073K。
本发明的另一技术方案是：
(1)以锑化镓(GaSb)、砷化镓(GaAs)、硅(Si)等单晶片为衬底；
(2)用石墨或石英制成生长容器(生长舟)；
(3)将纯镓(Ga)、纯锰(Mn)和锑化镓(GaSb)晶体按比例GaxMnySb1-x-y放入生长容器中，在外延炉中经充分溶解(混合)后，在过冷度为2-10度的条件下进行外延生长；
(4)生长溶液GaxMnySb1-x-y中x和y为原子比，其取值范围是：x：0.0-1.0；y：0.0-1.0；0.0＜x+y＜1.0；
(5)根据需要可以在GaSb、Si、GaAs等单晶片衬底上直接生长GaxMnySb1-x-y外延层，也可以先在衬底上生长缓冲层，然后再生长GaxMnySb1-x-y外延层；
(6)可以在衬底上生长GaxMnySb1-x-y单层结构，也可以根据需要生长多层结构；
(7)生长温度范围：573K-973K。
为进一步说明本发明的特征和技术方案，以下结合实施例对本发明作一详细的描述；
与其它制备磁性半导体材料的方法相比，液相外延是在液相外延炉中，含溶质的溶液(或熔体)借助过冷而使溶质在衬底上以薄膜形式外延生长的方法。液相外延是在动力学平衡条件下生长的，其优点是外延层化学稳定性高，设备简单，生长费用低。用液相外延方法生长的磁性半导体材料既可制作巨磁阻器件，也可以制作隧道磁阻器件。
实施例1
(1)实现发明的主要设备：
液相外延炉
机械真空泵+扩散真空泵(或其它真空设备)
温度控制器
氢气发生器(或氢气纯化设备)
石英反应管
生长舟
(2)将经过化学清洗的纯镓(Ga)、纯猛(Mn)和砷化镓(GaAs)晶体按技术路线1(4)中规定的比例放入生长容器(石墨舟)中。
(3)将经过化学清洗的砷化镓(GaAs)单晶片放入生长容器(石墨舟)中。
(4)抽真空使生长石英反应管内地真空度优于2Pa。
(5)通氢气，流量0.1升/分钟，30分钟以后，将石英反应管送入外延炉中加热熔源。
(6)在800℃流动氢气环境中熔源2小时。
(7)在750℃，降温速率为0.1℃/分钟条件下生长30分钟。
按照上述生长工艺，在砷化镓单晶衬底上生长出GaMnAs薄膜，经电子能量散射谱分析，外延层的组分为：Ga 48.2％，As 51.4％，Mn0.4％。
实施例2
(1)实现发明的主要设备：
液相外延炉
机械真空泵+扩散真空泵(或其它真空设备)
温度控制器
氢气发生器(或氢气纯化设备)
石英反应管
生长舟
(2)将经过化学清洗的纯镓(Ga)、纯猛(Mn)和锑化镓(GaSb)晶体按技术路线2(4)中规定的比例放入生长容器(石墨舟)中。
(3)将经过化学清洗的锑化镓(GaSb)单晶片放入生长容器(石墨舟)中。
(4)抽真空使生长石英反应管内的真空度优于2Pa。
(5)通氢气，流量0.1升/分钟，30分钟以后，将石英反应管送入外延炉中加热熔源。
(6)在650℃流动氢气环境中熔源2小时。
(7)在600℃，降温速率为0.1℃/分钟条件下生长30分钟。
按照上述生长工艺，在锑化镓单晶衬底上生长出GaMnSb薄膜，经电子能量散射谱分析，外延层的组分为：Ga 46.2％，As 50.6％，Mn3.2％。
本发明与现有技术相比具有，外延层化学稳定性高，设备简单，生长费用低的优点。