到的20个=Sr ,Ba)样品。在这20个样品中，不仅同一碱土元素同一浓度水平在样品浓度一致(如:碱土离子浓度水平均为I时，原子浓度为
0.066；浓度水平为2时，原子浓度均为0.133)；且Eu2+离子的掺杂浓度一致。
[0026]单元素BeO、MgO、CaO、SrO、BaO的沉积时所用掩膜如图2(1)?2(5)所示，每块掩膜根据改进正交表5*(5-1)刻制。每沉积一个浓度水平，掩膜水平移动一格(共移动5次)。共沉积25(K*n)次后得到20(K*(n-l))个样品，材料芯片紫外激发发光照相记录示意图如图2(6)所示。每个碱土元素每个浓度水平，均出现4次，每次与不同种类且浓度不同的其他碱土金属混合，通过各元素各水平亮度值平均值分析和极差分析，可以得出对亮度影响最大的碱土元素种类以及最佳浓度水平。
[0027]掩膜刻制具体过程为:首先刻制5块条形基础模块A?E(图3(a));条形模块按一定顺序排列后，得到如图3(b)所示的5块方形模块Α’?Ε’。图2中，各元素的沉积掩膜由方形模±^A，?E，按照正交表5*(5-1)刻制。BeO沉积时所用掩膜由A ’ A’ A ’ A’构成;MgO沉积时掩膜由B ’ C ’ D ’ E ’构成;CaO沉积时所用掩膜由C ’ E ’ B ’ D ’构成;SrO沉积时所用掩膜由D ’ B ’ E ’ C ’构成；BaO沉积时所用掩膜由E ’ D ’ C ’ B ’构成。
[0028]实施例2。
[0029]以制备钙钛矿GdA103:RE().1(RE = Eu，Pr，Sm)正交组合材料芯片(3因素3浓度水平)为例。每个稀土离子3个浓度水平通过3个沉积厚度实现，分别是011111、0.511111、111111(组合方法中元素浓度通常用元素沉积厚度来控制)。
[0030]以正交表L9(34)为母本得到改进3*(3_1)正交表(如图4):取L9(34)中框线为母本(排除第I列和表中的前3行，此时表中剩余的3*2(2?4列，4?9行)。将GdAlO3层沉积厚度均固定为15nm(以Gd的原子浓度为标准，S卩Gd的原子浓度为I )，按改进正交表3*(3-1)进行制备，可得到的6个GdA103: RE0.1 (RE = Eu ,Pr ,Sm)样品。在这6个样品中，不仅同一稀土元素同一浓度水平在各样品浓度一致(如:稀土离子浓度水平均为I时，原子浓度为O;浓度水平为2时，原子浓度均为0.067)；且稀土离子的总掺杂浓度均为0.1。
[0031]单元素Eu2O3、Pr6O11、Sm2O3的沉积时所用掩膜如图5 (I)?5 (3)所示，每块掩膜根据改进正交表3*(3-1)刻制。每沉积一个浓度水平，掩膜水平移动一格(共移动3次)。共沉积9(K*n)次后得到6(K*(n-l))个样品，材料芯片紫外激发发光照相记录示意图如图5(4)所示。每个稀土元素每个浓度水平，均出现2次，每次与不同种类且浓度不同的其他稀土元属混合，通过各元素各水平亮度值平均值分析和极差分析，可以得出对亮度影响最大的稀土元素种类以及最佳浓度水平。
[0032]掩膜刻制具体过程为:首先刻制3块条形基础模块F?J(图6(a));条形模块按一定顺序排列后，得到如图6(b)所示的3块方形模块F’?J’。图5中，各元素的沉积掩膜由方形模块F’?J’按照正交表3*(3-1)刻制。Eu2O3沉积时所用掩膜由F’F’构成;Pr6On沉积时掩膜由I’ J ’构成;Sm2O3沉积时所用掩膜由J ’ I’构成。
[0033]实施例3。
[0034]以制备1161103(]^ = 86，]\%，03，3183，？6)正交组合材料芯片(6因素3浓度水平)为例。每个金属离子3个浓度水平通过3个沉积厚度实现，分别是0nm、0.5nm、Inm(组合方法中元素浓度通常用元素沉积厚度来控制)。
[0035]以正交表1^8(37)为母本得到改进3*(6-1)正交表(如图7):取1^8(37)中框线为母本(排除第I列和表中的前3行，此时表中剩余的3*5(2?7列，4?18行)。将T12层沉积厚度均固定为3nm(以Ti的原子浓度为标准，S卩Ti的原子浓度为I)，按改进正交表3*(6-1)进行制备，可得到的15个MeTi03 (Me = Be，Mg，Ca，Sr，Ba，Fe)样品。在这15个样品中，不仅同一二价金属元素同一浓度水平在各样品浓度一致(如:金属元素浓度水平均为I时，原子浓度为O ；浓度水平为2时，原子浓度均为0.033)；且二价金属总浓度均为I。
[0036]单元素BeO，MgO，CaO，SrO，BaO，FeO的沉积时所用掩膜如图8 (I)?8 (6)所示，每块掩膜根据改进正交表3*(6-1)刻制。每沉积一个浓度水平，掩膜水平移动一格(共移动3次)。共沉积18(K*n)次后得到15(K*(n-l))个样品，材料芯片如图8(7)所示。每个稀土元素每个浓度水平，均出现5次，每次与不同种类且浓度不同的其他稀土元属混合，通过各元素各水平介电系数平均值分析和极差分析，可以得出对介电性能影响最大的金属元素种类以及最佳浓度水平。
[0037]掩膜刻制具体过程为:首先刻制3块条形基础模块K?M(图9(a));条形模块按一定顺序排列后，得到如图9(b)所示的3块方形模块K’?M’。图8中，各元素的沉积掩膜由方形模块K ’?M ’按照正交表3* (6-1)刻制。BeO沉积时所用掩膜由K’K’K’K’K’构成;MgO沉积时掩膜由K’L’M’L’M’构成;CaO沉积时所用掩膜由L’K’M’M’L’构成;SrO沉积时所用掩膜由L’M’ L’1^’构成;8&0沉积时所用掩膜由1’1/1/1’1(’构成小60沉积时所用掩膜由1’1’1(’1/1/构成。
[0038]实施例4。
[0039]以制备AlT1:Me(Me = Cr ,Mn)正交组合材料芯片(2因素5浓度水平)为例。每个掺杂金属原子浓度水平通过5个沉积厚度实现，分别是1]11]1、2111]1、3111]1、4111]1、5111]1(组合方法中元素浓度通常用元素沉积厚度来控制)。
[0040]以正交表L25(53)(即LK*K(Kn+1)表)为母本得到改进5*(5_1)(即Κ*(Κ_1)表)正交表(如图10):取L25(53)中框线为母本(排除第I列和表中的前5行，此时表中剩余的部分)。将AlTi层沉积厚度为100nm(以Ti的原子浓度为标准，S卩Ti的原子浓度为I)，按改进正交表5*(5-1)进行制备，可得到的20个AlT1:Me(Me = Cr,Mn)样品。在这20个样品中，同一金属元素同一浓度水平在各样品浓度一致(如:金属元素浓度水平均为I时，原子浓度为0.001；浓度水平为2时，原子浓度均为0.002)。
[0041]单元素Cr、Mn的沉积时所用掩膜如图11(1)、11(2)所示，每块掩膜根据改进正交表5*(5-1)刻制。每沉积一个浓度水平，掩膜水平移动一格(共移动5次)。共沉积10 (K*n)次后得到20(Κ*(Κ-1))个样品，材料芯片如图11(3)所示。每个元素每个浓度水平，均出现4次，通过各元素各水平硬度系数平均值分析和极差分析，可以得出对硬度性能影响最大的金属元素种类以及最佳浓度水平。
[0042]掩膜刻制具体过程为:首先刻制5块条形基础模块N?R(图12(a));条形模块按一定顺序排列后，得到如图12(b)所示的5块方形模块N’?R’。图11中，各元素的沉积掩膜由方形模块N ’?R ’按照正交表5* (5-1)刻制。Cr沉积时所用掩膜由N ’ N ’ N ’ N ’构成;Mn沉积时掩膜由O’P’Q’R’构成。
【主权项】
1.一种制备材料芯片的正交组合掩膜方法，其特征是:设制备η种元素K个浓度水平材料芯片，按照浓度水平数K刻制K块条状基础模块仏，K2，…Kj…，Kk ;按不同顺序纵向排列这K个基础模块，拼合成K个方形模块;随后，当η大于等于K时，将方形膜块按K*(η-1)，拼接成η块单个元素沉积掩膜;当η小于K时，将方形膜块按K*(Κ-1)正交表，拼接成η块单个元素沉积掩膜;单个元素沉积时每沉积一个浓度水平，掩膜平移一格，移动K次后，完成K个浓度水平的沉积;通过Κ*η次沉积，材料芯片上最终得到Κ*(η-1)或Κ*(Κ-1)个样品；单个元素每个浓度水平出现η-1或(K-1)次，通过平均值分析和极差分析可得掺杂元素及其浓度水平； 所述的Κ*(η-1)正交表是以标准LK*n(Kn+1)型正交表为基础，去除正交表中第I列及前K行的剩余部分的正交表； 所述的K*(K-1)正交表是以标准LK?(Kn+1)型正交表为基础，去除正交表中第I列及前K行的剩余部分的正交表。
【专利摘要】一种制备材料芯片的正交组合掩膜方法，设制备n种元素K个浓度水平材料芯片，按浓度水平数K刻制K块条状基础模块K1,K2,…Kj…,KK；按不同顺序纵向排列K个基础模块，拼合成K个方形模块；再将方形膜块按K*(n-1)或K*(K-1)正交表，拼接成n块单个元素沉积掩膜；单个元素沉积时每沉积一个浓度水平，掩膜平移一格，移动K次后，完成K个浓度水平的沉积；通过K*n次沉积，最终得到K*(n-1)或K*(K-1)个样品；单个元素每个浓度水平出现n-1或(K-1)次，通过平均值分析和极差分析可得掺杂元素及其浓度水平。本发明具有元素分立、元素浓度准连续的同步筛选优势；材料芯片面积的利用率更高，筛选效率更快。
【IPC分类】G03F1/68
【公开号】CN105589295
【申请号】CN201510900519
【发明人】罗岚, 郭锐, 熊志华
【申请人】南昌大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月9日