專利名稱：外延生長氧化鋁單晶薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單晶薄膜制備的方法，尤其是外延生長氧化鋁單晶薄膜的方法。
背景技術(shù)：
氧化鋁薄膜具有眾多優(yōu)點，如光學(xué)性能好、機械強度與硬度高、透明性與絕緣性好、耐磨、抗蝕及化學(xué)惰性等，倍受人們的關(guān)注。在機械、微電子、光學(xué)、化工、醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此，科技工作者對氧化鋁薄膜的研究和開發(fā)工作就一直沒有停止過。起初氧化鋁薄膜的制備是通過工業(yè)CVD法，但是CVD沉積法對溫度要求很高，一般超過1000°C， 限制了在碳化物襯底等一些不耐高溫的表面上沉積氧化鋁的應(yīng)用。于是，人們不斷進行試驗研究試圖在PVD領(lǐng)域中找到一種低溫、高速的沉積法。脈沖激光沉積法具有沉積參數(shù)易控、易保持薄膜與靶成分一致、生長的薄膜質(zhì)量好等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景，目前為止， 還沒有使用脈沖激光沉積法在藍寶石上外延生長氧化鋁單晶薄膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)氧化鋁單晶薄膜的外延生長，提供一種在藍寶石上外延氧化鋁單晶薄膜的生長方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
外延生長氧化鋁單晶薄膜的方法采用脈沖激光沉積法，包括如下步驟
1)稱量氧化鋁粉末，然后液壓成型，制得靶材；
2)將清洗后的襯底放入脈沖激光沉積裝置的生長室中，靶材與襯底之間的距離為 4. 5 5. 5 cm,生長室背底真空度抽至1 X 10_4 1 X 10_3 Pa,然后加熱襯底，使襯底溫度為 450^750 °C，以純O2為生長氣氛，控制O2壓強0.5 5 Pa，激光頻率為;TlO Hz,激光能量為 250 350 mj，進行生長，生長后的薄膜以3 10°C /min冷卻至室溫。所述的襯底是藍寶石。所述氧化鋁粉末的純度為99. 99%。本發(fā)明通過在藍寶石襯底上外延生長氧化鋁單晶薄膜，其生長的時間由所需的厚度決定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
本發(fā)明通過在藍寶石襯底上外延生長氧化鋁單晶薄膜，其生長的時間由所需的厚度決定；可以實現(xiàn)氧化鋁單晶薄膜的外延生長；制備的氧化鋁單晶薄膜具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明方法采用的脈沖激光沉積裝置示意圖，圖中1為激光器；2為生長室； 3為靶材；4為襯底；
圖2是實施例2的氧化鋁單晶薄膜的χ射線衍射(XRD)圖譜。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明 實施例11)取純度為99. 99%氧化鋁粉末，將粉末在高溫下液壓成厚度為3 mm，直徑為50 mm的圓片，得到靶材。2)以藍寶石為襯底，將襯底表面清洗后放入脈沖激光沉積裝置的生長室中，生長室背底真空度抽至1X10_4 Pa，然后加熱襯底，使襯底溫度為450°C，以氧化鋁陶瓷靶為靶材，調(diào)整襯底和靶材的距離為4. 5 cm，以純O2為生長氣氛，控制O2壓強0.5 Pa，激光頻率為 3 Hz,激光能量為250 mj，生長的時間為30 min。生長后以3 °C/min的速率冷卻到室溫， 得到氧化鋁單晶薄膜。實施例2
1)取純度為99. 99%氧化鋁粉末，將粉末在高溫下液壓成厚度為3 mm，直徑為50 mm的圓片，得到靶材。2)以藍寶石為襯底，將襯底表面清洗后放入脈沖激光沉積裝置的生長室中，生長室背底真空度抽至5X10—4 Pa，然后加熱襯底，使襯底溫度為60(TC，以氧化鋁陶瓷靶為靶材，調(diào)整襯底和靶材的距離為5 cm，以純O2為生長氣氛，控制O2壓強2 Pa，激光頻率為5 Hz,激光能量為300 mJ，生長的時間為30 min。生長后以5°C/min的速率冷卻到室溫，得到氧化鋁單晶薄膜。制得的氧化鋁單晶薄膜其χ射線衍射(XRD)圖譜見圖2。實施例3
1)取純度為99. 99%氧化鋁粉末，將粉末在高溫下液壓成厚度為3 mm，直徑為50 mm的圓片，得到靶材。2)以藍寶石為襯底，將襯底表面清洗后放入脈沖激光沉積裝置的生長室中，生長室背底真空度抽至1X10_3 Pa，然后加熱襯底，使襯底溫度為750°C，以氧化鋁陶瓷靶為靶材，調(diào)整襯底和靶材的距離為5. 5 cm，以純O2為生長氣氛，控制O2壓強5 Pa，激光頻率為10 Hz,激光能量為350 mj,生長的時間為30 min。生長后以10°C /min的速率冷卻到室溫，得到氧化鋁單晶薄膜。上述實施例僅為本發(fā)明的較佳的實施方式，除此之外，本發(fā)明還可以有其他實現(xiàn)方式。需要說明的是，在沒有脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的改進和修飾均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.外延生長氧化鋁單晶薄膜的方法，其特征在于采用脈沖激光沉積法，包括如下步驟1)稱量氧化鋁粉末，然后液壓成型，制得靶材；2)將清洗后的襯底放入脈沖激光沉積裝置的生長室中，靶材與襯底之間的距離為 4. 5 5. 5 cm,生長室背底真空度抽至1 X 10_4 1 X 10_3 Pa,然后加熱襯底，使襯底溫度為 450^750 °C，以純O2為生長氣氛，控制O2壓強0.5 5 Pa，激光頻率為;TlO Hz,激光能量為 250 350 mj，進行生長，生長后的薄膜以3 10°C /min冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長氧化鋁單晶薄膜的方法，其特征在于所述的襯底是藍寶石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長氧化鋁單晶薄膜的方法，其特征在于所述氧化鋁粉末的純度為99. 99%。
全文摘要
本發(fā)明公開的外延生長氧化鋁單晶薄膜的方法，采用的是脈沖激光沉積法。靶材是氧化鋁粉末液壓成型的陶瓷靶，然后在脈沖激光沉積裝置的生長室中，以純O2為生長氣氛，控制O2壓強0.5~5Pa，激光頻率為3~10Hz，生長溫度為450~650℃，在藍寶石襯底上生長氧化鋁單晶薄膜。本發(fā)明方法可以實現(xiàn)氧化鋁單晶薄膜在藍寶石襯底上的外延生長。采用本發(fā)明方法制備的氧化鋁單晶薄膜具有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。
文檔編號C30B29/20GK102400213SQ20111036690
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者朱麗萍 申請人:安徽康藍光電股份有限公司