一种超薄氧化镓薄膜的快速制备方法与流程

1.本发明涉及一种熔融相超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，特别涉及纳米级厚度、横向尺寸可达厘米级的氧化镓薄膜的制备，属于半导体技术领域。


背景技术：

2.自2004年石墨烯分离以来，超薄二维材料引起了人们浓厚的兴趣。其可用于制备原子级厚度的薄沟道晶体管，通过集成使新光电器件的概念成为可能。从操作的角度来看，通过在原子水平上控制沟道厚度的能力可改善沟道的势垒，进而实现对栅极的控制，从而减少短通道效应。与石墨烯可实现低功率电子开关相反，氧化镓具有良好的热稳定性、化学稳定性、8mv/cm的高击穿电场以及超过3000的巴利加优值，其作为超宽禁带半导体材料其可实现高压开关，在高压及大功率电子产品上具有非常广阔的应用前景。而超薄的形态也为其提供了新的机遇。
3.氧化镓薄膜材料虽然在很多领域有着广泛的应用，但由于传统方法制备的薄膜材料成本高或结构和性能比较差，限制了其在实际中的应用，尤其是超薄、大面积、高质量的氧化镓薄膜是一个主要的挑战。目前氧化镓薄膜的常用的制备有：脉冲激光沉积、金属有机化学气相沉积、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、分子束外延等，其中基于元素外延或化学气相沉积技术的工艺是最常见的。虽然外延方法允许控制超薄薄膜的形成，但它们涉及设备造价昂贵且体型庞大、操作复杂、反应条件苛刻等问题。相反，由于固有的成核，较低成本的化学气相沉积的方法不允许实现多个单位细胞厚度的薄膜，并且同样具体较低成本的物理机械剥离法所得到的氧化镓也无法达几纳米的厚度，如kwon等人通过离子刻蚀的方式，仅将机械剥离所得的300nm厚度的β-ga2o3薄片削减到60nm，远无法做到超薄的程度。此外，传统的氧化镓沉积技术不能提供选择衬底的自由，这也大大阻碍了氧化镓薄膜应用于多种领域。因此，需要开发一种独立于衬底的二维氧化镓薄膜的合成方法，从而可以低成本地制备大面积的超薄氧化镓纳米薄膜。为此，提出本发明。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，尤其是解决取得大面积氧化镓超薄薄膜设备价格高昂、生长工艺复杂等情况，本发明提供一种低成本的氧化镓薄膜快速高效制备方法。本发明采用熔融相表面固体层剥离技术，采用衬底挤压后清洗退火的方式可对上述问题有很好的针对性改善。该方式在实现了超薄薄膜的同时兼具了大的横向尺寸(可达厘米级)，并且极大地降低了超薄的大面积薄膜的制备的成本，拓宽了衬底的可选择性，使操作更加简便易行。
5.本发明方法条件温和，无需在真空或高压等严苛的条件下制备，在非真空、常温、常压下即可得到进行操作，可操作性强，改善了以往制备时所需的复杂工艺；薄膜制备所需设备造价低、原料无毒易得；薄膜生长周期短，与传统制备方式制备薄膜沉积过程需要很多小时相比，该方法这大大减少了成本，更具有实用性。所得薄膜的厚度约3nm，横向尺寸可达
厘米级，在具有超薄厚度的同时兼顾大的面积，具有重要的技术价值。
6.本发明的制备原理是通过固体衬底接触液态金属液滴。母体金属的液态性质使得金属与其氧化皮之间没有宏观力，从而可以进行干净的分层，可得到以往的所采用的其他技术所难以得到的超薄产物。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括以下步骤：
9.预热衬底两片，衬底垂直挤压镓金属制备薄膜；
10.清洗衬底上残留的液态金属；
11.将衬底进行退火，即得大面积超薄氧化镓薄膜。
12.根据本发明，优选的，所述的镓金属按如下方法制备得到：
13.将纯度为99.9999％的大固体块状的镓，在手套箱中将其分离成约0.5ml每小块的液滴，在真空条件下将其分别装至密闭的容器，保证无氧条件；将密闭容器从手套箱中移出置于冰箱中，在-5℃下24小时冷藏使其凝结成固态，以备使用；
14.或者，将块状镓固体加热到50-90℃，通过塑料移液管或一次性滴管取0.5ml液态金属于衬底上，并且只收集来自液态镓金属中心部分的液态金属，留下灰色表面氧化物表层。
15.根据本发明，优选的，衬底垂直挤压镓金属的过程为：
16.预热衬底两片a和b，取提前分好的固态镓块于其中一片衬底a的正中央，待金属镓融化后等待15-20秒使其表面形成氧化膜，将另一片衬底用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片衬底b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻放上去，然后用手快速垂直压下，压下后保持3-5秒，然后快速分开，此时衬底a上将会有薄膜产生并伴有部分的金属镓残留。
17.根据本发明，优选的，衬底预热的温度为50-80℃；
18.优选的，采用热台预热衬底两片a和b，热台预热至50-80℃；防衬底温度过低，液态镓金属在接触的瞬间凝结成固态，导致所得到的薄膜过于散碎，无法得到大面积的薄膜。
19.根据本发明，优选的，衬底预热的时间为10-15秒。
20.根据本发明，优选的，所述的衬底为硅片、二氧化硅、石英、蓝宝石等衬底。优选的，衬底片表面平整并且有效接触面积大于0.5cm
×
0.5cm。
21.根据本发明，优选的，挤压的时间越短越好，所用力度为1-3n，用力方向为垂直从上到下压下。优选的，两片衬底分开的时候两个衬底不要有横向摩擦，最好在与衬底面垂直的方向上从而避免侧向移动，以防薄膜破裂。
22.根据本发明，优选的，清洗衬底上残留的液态金属的过程，将衬底置于无水乙醇中用棉棒擦拭；
23.进一步优选的，取50ml小烧杯，加入大约30-40ml无水乙醇，热台加热到100-110℃，等无水乙醇变热，一只手用镊子夹住含有样品的衬底片浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒也浸入无水乙醇中，在无水乙醇中擦拭衬底表面的镓，将表面残留的金属镓清洗干净。
24.根据本发明，优选的，无水乙醇需要100-110℃加热，若采用冷的无水乙醇则无法将金属镓清洗完全。优选的，用棉棒擦拭衬底表面的镓所用的力度为2-3n，假如用力太大衬底表面上的薄膜将会被损坏，相反假如用力过小，薄膜表面的镓难以彻底清洗干净。
25.根据本发明，优选的，退火时以8-12℃/分钟的升温速率，最优选10℃/分钟的升温速率，升温至退化温度进行退火，优选的退化温度为400℃-1000℃；优选的，退火时间为1-2小时。
26.根据本发明，优选的，将含有样品的衬底进行退火的过程为：
27.将含有样品的衬底放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上；放置在水平管炉内的石英管上，在空气氛围下，温度以10℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度400℃-1000℃，在设定温度下分别保持1-2小时，然后自然冷却到室温。
28.根据本发明，熔融相超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，一种优选的实施方案，包括步骤如下：
29.步骤1：将纯度为99.9999％的大固体块状的镓，在手套箱中将其分离成约0.5ml每小块的液滴；在真空条件下将其分别装至密闭的容器，保证无氧条件；将密闭容器从手套箱中移出置于冰箱中，在-5℃下24小时冷藏使其凝结成固态，以备实验使用；
30.或者，直接将块状镓固体加热到50-90℃，通过塑料移液管或一次性滴管取0.5ml液态金属于衬底上，并且只收集来自液态镓金属中心部分的液态金属，留下灰色表面氧化物表层；
31.步骤2：将热台加热至50-80℃，硅片a和b置于热台上，预热10-15秒，将盛有镓固体的容器加热，或通过塑料移液管或一次性滴管收集来自液态镓金属中心部分的液态金属0.5ml于硅片a上，留下灰色表面氧化物表层。取提前分好的固态镓块于其中一片硅片a的正中央，将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻放上去，然后用手以1-3n的力快速垂直压下，压下后保持3-5秒，然后快速分开；
32.步骤3：取50ml小烧杯，加入大约30-40ml无水乙醇，置于100-110℃的热台上，等无水乙醇变热，一只手用镊子夹住含有样品的硅片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒也浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以2-3n的力擦拭衬底表面的镓，将表面残留的金属镓清洗干净，此时可得到无定形的超薄氧化镓薄膜；
33.步骤4：将硅片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上。放置在水平管炉内的石英管上。在空气氛围下，温度以8-12℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度400℃-1000℃，在设定温度下分别保持1-2小时，然后自然冷却到室温。
34.本发明的氧化镓纳米薄膜结构，具有大面积和超薄薄膜的特点，面积可达厘米级，厚度为纳米级(约3nm)。
35.本发明未详尽说明的，均按本领域现有技术即可。
36.本发明的有益效果如下：
37.1、本发明通过熔融相表面固体层剥离技术，采用衬底挤压后清洗退火的方式，不需要苛刻的反应条件，及繁琐的操作步骤，可实现高效、便捷地制得超薄的氧化镓纳米薄膜。
38.2、本发明通过熔融相表面固体层剥离技术，创新性地制备氧化镓纳米结构。与传统的剥离法、脉冲激光沉积、金属有机化学气相沉积、化学气相沉积法、分子束外延等相比制备工艺简单、产率高，大大推进了氧化镓纳米结构的制备革新。
39.3、本发明的制备方式对不同的衬底具有普适性，更利于器件的构建和应用。
40.4、本发明所得氧化镓纳米薄膜厚度约3nm以下，横向尺寸可达厘米级，在具有超薄厚度的同时兼顾大的面积。有力的突破了氧化镓超薄结构器件的尺寸瓶颈。
41.5、本发明所采用的原料易得，无造价昂贵且体型庞大的设备，与传统制备方式制备薄膜沉积过程需要很多小时相比，该方法这大大减少了成本，更具有实用性。其制备过程均对环境无污染，属于新机理的环保及环境友好型材料制备方法。
附图说明
42.图1为实施例2得到的氧化镓的超薄薄膜层的厚度表征图(afm示意图)。
43.图2为试验例1中实施例9和对比例5得到的氧化镓的超薄薄膜层显微镜形貌表征对比图。
具体实施方式
44.下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
45.实施例1：
46.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
47.(1)原料的选取和处理
48.取纯度为99.9999％的大固体块状的镓，在手套箱中将其分离成约0.5ml每小块的液滴。在真空条件下将其分别装至密闭的容器中，保证无氧条件。将密闭容器从手套箱中移出置于冰箱中，在-5℃下24小时冷藏使其凝结成固态，以备实验使用。或者将盛有块状镓固体的容器置于热台上，热台预热到90℃，使其融化。
49.(2)制备过程
50.a.将热台加热至60℃，蓝宝石a和b置于热台上，预热15秒。
51.b.取提前分好的无氧分装在密闭的容器中的固态镓块于其中一片蓝宝石a的正中央，待液态镓融化后等待20秒。
52.c.将另一片蓝宝石用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片蓝宝石b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于蓝宝石a上方。
53.d.用手以3n的力快速垂直压下，压下后保持5秒，然后快速分开。
54.e.取50ml小烧杯，加入大约40ml无水乙醇，置于100℃的热台上预热。
55.f.一只手用镊子夹住含有样品的蓝宝石a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以3n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
56.g.将蓝宝石a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
57.h.在空气氛围下，温度以10℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度900℃，在设定温度下分别保持1小时，然后自然冷却到室温，即可在蓝宝石a表面得到超薄氧化镓薄膜。
58.实施例2：
59.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
60.a.将热台加热至70℃，硅片a和b置于热台上，预热15秒。
61.b.当衬底预热后通过塑料移液管取0.5ml液态金属于衬底上，并且只收集来自液态镓金属中心部分的液态金属，留下灰色表面氧化物表层。
62.c.将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于硅片a上方。
63.d.用手以3n的力快速垂直压下，压下后保持4秒，然后快速分开。
64.e.取50ml小烧杯，加入大约40ml无水乙醇，置于100-110℃的热台上预热。
65.f.一只手用镊子夹住含有样品的硅片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以3n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
66.g.将硅片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
67.h.在空气氛围下，温度以10℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度900℃，在设定温度下分别保持1小时，然后自然冷却到室温，即可在硅片a表面得到超薄氧化镓薄膜，其厚度的表征如图1所示。由图一可知，右图是左图沿薄膜白色横线处的高度示意图，通过坐标轴可以看出薄膜相对均匀且为3纳米左右。
68.实施例3：
69.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
70.(1)原料的选取和处理
71.取纯度为99.9999％的大固体块状的镓，在手套箱中将其分离成约0.5ml每小块的液滴。在真空条件下将其分别装至密闭的容器中，保证无氧条件。将密闭容器从手套箱中移出置于冰箱中，在-5℃下24小时冷藏使其凝结成固态，以备实验使用。或者将盛有块状镓固体的容器置于热台上，热台预热到50℃，使其融化。
72.(2)制备过程
73.a.将热台加热至80℃，硅片a和b置于热台上，预热10秒。
74.b.取提前分好的无氧分装在密闭的容器中的固态镓块于其中一片硅片a的正中央，待液态镓融化后等待20秒。
75.c.将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于硅片a上方。
76.d.用手以1n的力快速垂直压下，压下后保持3秒，然后快速分开。
77.e.取50ml小烧杯，加入大约40ml无水乙醇，置于110℃的热台上预热。
78.f.一只手用镊子夹住含有样品的硅片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以2n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
79.g.将硅片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
80.h.在空气氛围下，温度以10℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度500℃，在设定温度下分别保持1小时，然后自然冷却到室温，即可在硅片a表面得到超薄氧化镓薄膜。
81.实施例4：
82.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
83.a.将热台加热至80℃，硅片a和b置于热台上，预热10秒。
84.b.当衬底预热后通过塑料一次性滴管取0.5ml液态金属于衬底上，并且只收集来自液态镓金属中心部分的液态金属，留下灰色表面氧化物表层。
85.c.将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于硅片a上方。
86.d.用手以3n的力快速垂直压下，压下后保持4秒，然后快速分开。
87.e.取50ml小烧杯，加入大约30ml无水乙醇，置于110℃的热台上预热。
88.f.一只手用镊子夹住含有样品的硅片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以3n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
89.g.将硅片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
90.h.在空气氛围下，温度以8℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度1000℃，在设定温度下分别保持1小时，然后自然冷却到室温，即可在硅片a表面得到超薄氧化镓薄膜。
91.实施例5：
92.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
93.a.将热台加热至80℃，蓝宝石a和b置于热台上，预热10秒。
94.b.当衬底预热后通过塑料一次性滴管取0.5ml液态金属于衬底上，并且只收集来自液态镓金属中心部分的液态金属，留下灰色表面氧化物表层。
95.c.将另一片蓝宝石用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片蓝宝石b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于蓝宝石a上方。
96.d.用手以3n的力快速垂直压下，压下后保持3秒，然后快速分开。
97.e.取50ml小烧杯，加入大约35ml无水乙醇，置于100℃的热台上预热。
98.f.一只手用镊子夹住含有样品的蓝宝石a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以2n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
99.g.将蓝宝石a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
100.h.在空气氛围下，温度以10℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度600℃，在设定温度下分别保持2小时，然后自然冷却到室温，即可在蓝宝石a表面得到超薄氧化镓薄膜。
101.实施例6：
102.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
103.(1)原料的选取和处理
104.取纯度为99.9999％的大固体块状的镓，在手套箱中将其分离成约0.5ml每小块的液滴。在真空条件下将其分别装至密闭的容器中，保证无氧条件。将密闭容器从手套箱中移出置于冰箱中，在-5℃下24小时冷藏使其凝结成固态，以备实验使用。或者将盛有块状镓固体的容器置于热台上，热台预热到80℃，使其融化。
105.(2)制备过程
106.a.将热台加热至80℃，硅片a和b置于热台上，预热12秒。
107.b.取提前分好的无氧分装在密闭的容器中的固态镓块于其中一片硅片a的正中央，待液态镓融化后等待16秒。
108.c.将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于硅片a上方。
109.d.用手以2n的力快速垂直压下，压下后保持5秒，然后快速分开。
110.e.取50ml小烧杯，加入大约40ml无水乙醇，置于110℃的热台上预热。
111.f.一只手用镊子夹住含有样品的硅片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以2n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
112.g.将硅片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
113.h.在空气氛围下，温度以12℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度1000℃，在设定温度下分别保持2小时，然后自然冷却到室温，即可在硅片a表面得到超薄氧化镓薄膜。
114.实施例7：
115.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
116.(1)原料的选取和处理
117.取纯度为99.9999％的大固体块状的镓，在手套箱中将其分离成约0.5ml每小块的液滴。在真空条件下将其分别装至密闭的容器中，保证无氧条件。将密闭容器从手套箱中移出置于冰箱中，在-5℃下24小时冷藏使其凝结成固态，以备实验使用。或者将盛有块状镓固体的容器置于热台上，热台预热到90℃，使其融化。
118.(2)制备过程
119.a.将热台加热至70℃，云母片a和b置于热台上，预热10秒。
120.b.取提前分好的无氧分装在密闭的容器中的固态镓块于其中一片云母片a的正中央，待液态镓融化后等待17秒。
121.c.将另一片云母片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片云母片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于云母片a上方。
122.d.用手以2n的力快速垂直压下，压下后保持4秒，然后快速分开。
123.e.取50ml小烧杯，加入大约40ml无水乙醇，置于110℃的热台上预热。
124.f.一只手用镊子夹住含有样品的云母片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以3n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
125.g.将云母片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
126.h.在空气氛围下，温度以10℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度900℃，在设定温度下分别保持2小时，然后自然冷却到室温，即可在云母片a表面得到超薄氧化镓薄膜。
127.实施例8：
128.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
129.a.将热台加热至70℃，硅片a和b置于热台上，预热13秒。
130.b.当衬底预热后通过塑料移液管
131.取0.5ml液态金属于衬底上，并且只收集来自液态镓金属中心部分的液态金属，留下灰色表面氧化物表层。
132.c.将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于硅片a上方。
133.d.用手以2n的力快速垂直压下，压下后保持5秒，然后快速分开。
134.e.取50ml小烧杯，加入大约30ml无水乙醇，置于110℃的热台上预热。
135.f.一只手用镊子夹住含有样品的硅片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以3n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
136.g.将硅片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
137.h.在空气氛围下，温度以8℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度800℃，在设定温度下分别保持1.5小时，然后自然冷却到室温，即可在硅片a表面得到超薄氧化镓薄膜。
138.实施例9：
139.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
140.a.将热台加热至60℃，硅片a和b置于热台上，预热11秒。
141.b.当衬底预热后通过塑料移液管取0.5ml液态金属于衬底上，并且只收集来自液态镓金属中心部分的液态金属，留下灰色表面氧化物表层。
142.c.将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于硅片a上方。
143.d.用手以3n的力快速垂直压下，压下后保持3秒，然后快速分开。
144.e.取50ml小烧杯，加入大约35ml无水乙醇，置于100℃的热台上预热。
145.f.一只手用镊子夹住含有样品的硅片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以3n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
146.g.将硅片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
147.h.在空气氛围下，温度以10℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度1000℃，在设定温度下分别保持2小时，然后自然冷却到室温，即可在硅片a表面得到超薄氧化镓薄膜。
148.实施例10：
149.超薄氧化镓薄膜的快速制备方法，包括步骤如下：
150.(1)原料的选取和处理
151.取纯度为99.9999％的大固体块状的镓，在手套箱中将其分离成约0.5ml每小块的液滴。在真空条件下将其分别装至密闭的容器中，保证无氧条件。将密闭容器从手套箱中移出置于冰箱中，在-5℃下24小时冷藏使其凝结成固态，以备实验使用。或者将盛有块状镓固体的容器置于热台上，热台预热到80℃，使其融化。
152.(2)制备过程
153.a.将热台加热至80℃，硅片a和b置于热台上，预热10秒。
154.b.取提前分好的无氧分装在密闭的容器中的固态镓块于其中一片硅片a的正中央，待液态镓融化后等待15秒。
155.c.将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于硅片a上方。
156.d.用手以3n的力快速垂直压下，压下后保持5秒，然后快速分开。
157.e.取50ml小烧杯，加入大约40ml无水乙醇，置于100℃的热台上预热。
158.f.一只手用镊子夹住含有样品的硅片a浸入无水乙醇中，另一只手拿不掉棉絮的棉棒浸入无水乙醇中，在无水乙醇中以2n的力擦拭衬底表面的镓，直至表面残留的金属镓完全去除。
159.g.将硅片a放置在石英舟的上部，具有产物的面朝上，放置在水平管炉内的石英管上。
160.h.在空气氛围下，温度以10℃/分钟的升温速率从室温上升到设定温度800℃，在设定温度下分别保持2小时，然后自然冷却到室温，即可在硅片a表面得到超薄氧化镓薄膜。
161.对比例1
162.如实施例2所述，不同的是：
163.未将热台加热至70℃，硅片a和b置于热台上，预热15秒，直接通过塑料移液管取0.5ml液态金属于衬底上，收集来自液态镓金属中心部分的液态金属，留下灰色表面氧化物表层。因为未将衬底置于热台上预热，衬底温度较低，液态金属在接触衬底的瞬间可能产生凝结使表面氧化层破裂，因此无法发得到大面积的薄膜，所得薄膜细碎不连续。并且在后续操作中，滴在衬底表面的金属镓可能因为室温较低而发生凝固，使后面的操作无法进行。
164.对比例2
165.如实施例4所述，不同的是：
166.无水乙醇110℃加热，用棉棒擦拭衬底表面的镓所用的力度为6n，因为用力太大衬底表面上的薄膜将会被损坏，无法得到连续大面积并且表面均匀性一致的薄膜。
167.对比例3
168.如实施例6所述，不同的是：
169.无水乙醇110℃加热，用棉棒擦拭衬底表面的镓所用的力度为1n。因为用力过小，薄膜表面将会有金属镓附着在薄膜表面，彻底清洗干净，薄膜表面杂志较多，造成产物不纯。
170.对比例4
171.如实施例8所述，不同的是：
172.将另一片硅片用镊子夹起，趁着金属镓液滴未凝固将另一片硅片b的中央对准镓液滴所在位置，轻轻置于硅片a上方。用手以2n的力快速压下，压下后保持5秒，然后快速分开。但是此过程中压下时没有使力沿着垂直衬底的方向快速压下，而是发生了横向摩擦，所得薄膜将被力破坏，无法得到完整薄膜。
173.对比例5
174.如实施例9所述，不同的是：
175.热台未加热到100℃，预热无水乙醇，而采用冷的无水乙醇进行清洗，因为液态环
境温度过低，薄膜表面上液态金属镓处于固态，而固态金属镓相较与液态金属镓更难清洗完全。即使清洗很长时间薄膜表面也会有金属镓残留，并且因为清洗时间过长，容易使薄膜被破坏。
176.试验例1
177.将实施例9和对比例5得到的氧化镓的薄膜的形貌进行对比，如图2所示。由图2可知，对比例5中薄膜被破坏并且表面有大量金属残留无法去除。