真空度达到5Xl〇-5Torr-lXl〇-6Torr后，向真空腔体内充入气体，气体流量保持 在 5mTorr-25mTorr;
[0030] 步骤二、利用脉冲激光沉积法，一步连续沉积两层或S层铁石恼石磁光薄膜，脉冲 激光的能量密度为1. 5J/cm2-2. 5J/cm2,脉冲激光的频率为lHz-20化；
[0031] 步骤=、将步骤二中沉积好的薄膜，在800°CW下及氧气氛下进行快速退火，退火 过程持续的时间为3分钟至5分钟。
[0032]
【具体实施方式】二；本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一步脉冲激光沉积多层 磁光薄膜的方法作进一步说明，本实施方式中，向真空腔体内充入的气体为氣气、氮气或氧 气。
【具体实施方式】 [0033] 本实施方式是对一所述的一步脉冲激光沉积多层 磁光薄膜的方法作进一步说明，本实施方式中，步骤=中退火过程持续的时间为5分钟。
【具体实施方式】 [0034] 四；结合图1至图4具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施 方式一所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法作进一步说明，本实施方式中，沉积 的铁石恼石磁光薄膜的材料为YIG、CeYIG、BIG或CeBIG。
[0035] 图1为YIG为沉积的第一层铁石恼石磁光薄膜，CeYIG、BIG或CeBIG为沉积的第二 层铁石恼石磁光薄膜；图2为CeYIG、BIG或CeBIG为沉积的第一层铁石恼石磁光薄膜，YIG 为沉积的第二层铁石恼石磁光薄膜；图3为YIG为沉积的第一层和第=层铁石恼石磁光薄 膜，CeYIG、BIG或CeBIG为沉积的第二层铁石恼石磁光薄膜；图4为YIG为沉积的第二层铁 石恼石磁光薄膜，CeYIG、BIG或CeBIG为沉积的第一层和第=层铁石恼石磁光薄膜。
【具体实施方式】 [0036] 五；本实施方式是对四所述的一步脉冲激光沉积多层 磁光薄膜的方法作进一步说明，本实施方式中，YIG薄膜的层厚为20nm-100nm，其它铁石恼 石磁光薄膜与YIG薄膜的层厚比为1 ;1至10 ;1。
【具体实施方式】 [0037] 六；本实施方式是对一所述的一步脉冲激光沉积多层 磁光薄膜的方法作进一步说明，本实施方式中，步骤=中快速退火的次数为一次。
[003引【具体实施方式】走；本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一步脉冲激光沉积多层 磁光薄膜的方法作进一步说明，本实施方式中，步骤=中的温度为500°C-800°C。
【具体实施方式】 [0039] 八；结合图5至图7具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施 方式=所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法作进一步说明，本实施方式中，步骤 二中脉冲激光的频率为10化。
[0040] 首先采用丙酬或酒精对Si、石英或单晶GGG基体进行表面清洁处理，然后将基体 试样放入真空腔室中，采用频率为10化的脉冲激光进行沉积，脉冲激光沉积的YIG薄膜的 层厚为30nm，在基体上沉积多层磁光薄膜，经过快速退火后，无论YIG层在最底层、中间层 还是顶层，所有层的磁光薄膜均为多晶结构，在单晶GGG基体上的薄膜为单取向结构，在Si 基体上的薄膜能够获得较低的表面粗趟度，表面粗趟度仅为2nm。由图5可W看出，两层铁 石恼石磁光薄膜均实现了完全晶化，两层磁光薄膜的界面W及磁光薄膜与基体的界面结合 的非常完美，并没有微裂纹等缺陷，由图6可W更清楚的看出，CeYIG层与Si基体的界面结 合十分完好，并没有裂纹等缺陷的存在，由图7可W看出，经快速退火后，在Si基体上生长 的两层和S层铁石恼石磁光薄膜的饱和磁化强度相近，均在103emucnT3-115emucnT3范围 内，其中的两种=层铁石恼石磁光薄膜的饱和磁化强度几乎完全重合。
[0041] 【具体实施方式】九；本实施方式是对【具体实施方式】一所述的一步脉冲激光沉积多层 磁光薄膜的方法作进一步说明，本实施方式中，步骤一中半导体基体为Si、石英或单晶GGG 基体。
【主权项】
1. 一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 步骤一、将半导体基体放入真空腔体内，在温度为室温至700°C的条件下，待真空腔 体内的真空度达到5X KT5Torr-I X KT6Torr后，向真空腔体内充入气体，气体流量保持在 5mTorr_25mTorr ; 步骤二、利用脉冲激光沉积法，一步连续沉积两层或三层铁石榴石磁光薄膜，脉冲激光 的能量密度为I. 5J/cm2-2. 5J/cm2,脉冲激光的频率为lHz-20Hz ; 步骤三、将步骤二中沉积好的薄膜，在温度在800°C以下及氧气氛下进行快速退火，退 火过程持续的时间为3分钟至5分钟。2. 根据权利要求1所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，向真 空腔体内充入的气体为氩气、氮气或氧气。3. 根据权利要求1所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，步骤 三中退火过程持续的时间为5分钟。4. 根据权利要求1所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，沉积 的铁石榴石磁光薄膜的材料为HG、CeHG、BIG或CeBIG。5. 根据权利要求4所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，YIG薄 膜的层厚为20nm-100nm，其它铁石植石磁光薄膜与YIG薄膜的层厚比为1 :1至10 :1。6. 根据权利要求1所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，步骤 三中快速退火的次数为一次。7. 根据权利要求1所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，步骤 三中的温度为500 °C -800 °C。8. 根据权利要求3所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，步骤 二中脉冲激光的频率为10Hz。9. 根据权利要求1所述的一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，其特征在于，步骤 一中半导体基体为Si、石英或单晶GGG基体。
【专利摘要】一步脉冲激光沉积多层磁光薄膜的方法，涉及多层磁光薄膜制备工艺技术领域。它为了解决现有的方法制备的多层磁光薄膜会在薄膜内部形成大量的裂纹和缺陷及制备时间长的问题。充入气体的流量保持在5mTorr-25mTorr，利用脉冲激光沉积法，一步连续沉积两层或三层铁石榴石磁光薄膜，脉冲激光的能量密度为1.5J/cm2-2.5J/cm2，脉冲激光的频率为1Hz-20Hz，在温度为800℃以下及氧气氛下进行快速退火。本发明可用于沉积多层磁光薄膜，实现在光隔离器以及其它非互易光学器件上的集成应用。
【IPC分类】C30B29/28, C30B25/10, C23C16/48, C23C16/40
【公开号】CN104988470
【申请号】CN201510459328
【发明人】孙学银, 甄良, 张雨薇
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月30日