专利名称：外延生长氧化铝单晶薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及单晶薄膜制备的方法，尤其是外延生长氧化铝单晶薄膜的方法。
背景技术：
氧化铝薄膜具有众多优点，如光学性能好、机械强度与硬度高、透明性与绝缘性好、耐磨、抗蚀及化学惰性等，倍受人们的关注。在机械、微电子、光学、化工、医学等许多领域有着广泛的应用。因此，科技工作者对氧化铝薄膜的研究和开发工作就一直没有停止过。起初氧化铝薄膜的制备是通过工业CVD法，但是CVD沉积法对温度要求很高，一般超过1000°C， 限制了在碳化物衬底等一些不耐高温的表面上沉积氧化铝的应用。于是，人们不断进行试验研究试图在PVD领域中找到一种低温、高速的沉积法。脉冲激光沉积法具有沉积参数易控、易保持薄膜与靶成分一致、生长的薄膜质量好等优点，具有广阔的应用前景，目前为止， 还没有使用脉冲激光沉积法在蓝宝石上外延生长氧化铝单晶薄膜。
发明内容
本发明的目的是实现氧化铝单晶薄膜的外延生长，提供一种在蓝宝石上外延氧化铝单晶薄膜的生长方法。本发明采用的技术方案为
外延生长氧化铝单晶薄膜的方法采用脉冲激光沉积法，包括如下步骤
1)称量氧化铝粉末，然后液压成型，制得靶材；
2)将清洗后的衬底放入脉冲激光沉积装置的生长室中，靶材与衬底之间的距离为 4. 5 5. 5 cm,生长室背底真空度抽至1 X 10_4 1 X 10_3 Pa,然后加热衬底，使衬底温度为 450^750 °C，以纯O2为生长气氛，控制O2压强0.5 5 Pa，激光频率为;TlO Hz,激光能量为 250 350 mj，进行生长，生长后的薄膜以3 10°C /min冷却至室温。所述的衬底是蓝宝石。所述氧化铝粉末的纯度为99. 99%。本发明通过在蓝宝石衬底上外延生长氧化铝单晶薄膜，其生长的时间由所需的厚度决定。与现有技术相比，本发明的优点在于
本发明通过在蓝宝石衬底上外延生长氧化铝单晶薄膜，其生长的时间由所需的厚度决定；可以实现氧化铝单晶薄膜的外延生长；制备的氧化铝单晶薄膜具有良好的重复性和稳定性。
图1是本发明方法采用的脉冲激光沉积装置示意图，图中1为激光器；2为生长室； 3为靶材；4为衬底；
图2是实施例2的氧化铝单晶薄膜的χ射线衍射(XRD)图谱。
具体实施例方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步详细说明 实施例11)取纯度为99. 99%氧化铝粉末，将粉末在高温下液压成厚度为3 mm，直径为50 mm的圆片，得到靶材。2)以蓝宝石为衬底，将衬底表面清洗后放入脉冲激光沉积装置的生长室中，生长室背底真空度抽至1X10_4 Pa，然后加热衬底，使衬底温度为450°C，以氧化铝陶瓷靶为靶材，调整衬底和靶材的距离为4. 5 cm，以纯O2为生长气氛，控制O2压强0.5 Pa，激光频率为 3 Hz,激光能量为250 mj，生长的时间为30 min。生长后以3 °C/min的速率冷却到室温， 得到氧化铝单晶薄膜。实施例2
1)取纯度为99. 99%氧化铝粉末，将粉末在高温下液压成厚度为3 mm，直径为50 mm的圆片，得到靶材。2)以蓝宝石为衬底，将衬底表面清洗后放入脉冲激光沉积装置的生长室中，生长室背底真空度抽至5X10—4 Pa，然后加热衬底，使衬底温度为60(TC，以氧化铝陶瓷靶为靶材，调整衬底和靶材的距离为5 cm，以纯O2为生长气氛，控制O2压强2 Pa，激光频率为5 Hz,激光能量为300 mJ，生长的时间为30 min。生长后以5°C/min的速率冷却到室温，得到氧化铝单晶薄膜。制得的氧化铝单晶薄膜其χ射线衍射(XRD)图谱见图2。实施例3
1)取纯度为99. 99%氧化铝粉末，将粉末在高温下液压成厚度为3 mm，直径为50 mm的圆片，得到靶材。2)以蓝宝石为衬底，将衬底表面清洗后放入脉冲激光沉积装置的生长室中，生长室背底真空度抽至1X10_3 Pa，然后加热衬底，使衬底温度为750°C，以氧化铝陶瓷靶为靶材，调整衬底和靶材的距离为5. 5 cm，以纯O2为生长气氛，控制O2压强5 Pa，激光频率为10 Hz,激光能量为350 mj,生长的时间为30 min。生长后以10°C /min的速率冷却到室温，得到氧化铝单晶薄膜。上述实施例仅为本发明的较佳的实施方式，除此之外，本发明还可以有其他实现方式。需要说明的是，在没有脱离本实用新型构思的前提下，任何显而易见的改进和修饰均应落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.外延生长氧化铝单晶薄膜的方法，其特征在于采用脉冲激光沉积法，包括如下步骤1)称量氧化铝粉末，然后液压成型，制得靶材；2)将清洗后的衬底放入脉冲激光沉积装置的生长室中，靶材与衬底之间的距离为 4. 5 5. 5 cm,生长室背底真空度抽至1 X 10_4 1 X 10_3 Pa,然后加热衬底，使衬底温度为 450^750 °C，以纯O2为生长气氛，控制O2压强0.5 5 Pa，激光频率为;TlO Hz,激光能量为 250 350 mj，进行生长，生长后的薄膜以3 10°C /min冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的外延生长氧化铝单晶薄膜的方法，其特征在于所述的衬底是蓝宝石。
3.根据权利要求1所述的外延生长氧化铝单晶薄膜的方法，其特征在于所述氧化铝粉末的纯度为99. 99%。
全文摘要
本发明公开的外延生长氧化铝单晶薄膜的方法，采用的是脉冲激光沉积法。靶材是氧化铝粉末液压成型的陶瓷靶，然后在脉冲激光沉积装置的生长室中，以纯O2为生长气氛，控制O2压强0.5~5Pa，激光频率为3~10Hz，生长温度为450~650℃，在蓝宝石衬底上生长氧化铝单晶薄膜。本发明方法可以实现氧化铝单晶薄膜在蓝宝石衬底上的外延生长。采用本发明方法制备的氧化铝单晶薄膜具有良好的重复性和稳定性。
文档编号C30B29/20GK102400213SQ20111036690
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者朱丽萍 申请人:安徽康蓝光电股份有限公司