[发明专利]一种金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照比例将金属离子掺杂的钇铝石榴石的原料粉末压制成沉积镀膜用的坯体，然后控制电子束自动扫描均匀加热预熔坯体，使坯体初步烧结结晶，随后加大电子枪功率进一步加热坯体，使其熔融并蒸发沉积在衬底基片上形成金属离子掺杂的钇铝石榴石基薄膜，再将金属离子掺杂的钇铝石榴石基薄膜在真空或保护气氛下进行退火处理，最终制备获得所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜。

2.如权利要求1所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按照比例将金属离子掺杂的钇铝石榴石的原料粉末压制成沉积镀膜用的坯体；

(2)将坯体置于电子束蒸发沉积装置的坩埚中，将清洗后的衬底基片放置在坩埚正上方的工件架上，所述坩埚和工件架位于电子束蒸发沉积装置的真空腔内；

(3)将电子束蒸发沉积装置的真空腔抽至真空，然后充入氧气至1×10^-2Pa～9×10^-2Pa，对衬底基片进行100～300℃的预烘烤15～30分钟；

(4)将电子束聚焦射入放置在坩埚内的坯体中，电子枪功率控制在500～1000W，控制电子束自动扫描均匀加热预熔烧结20～60分钟，使金属离子掺杂的钇铝石榴石基坯体结晶成瓷；

(5)在步骤(4)完成后，将电子枪功率提升至1000～2000W，进一步加热坯体，使坯体熔融并蒸发，维持衬底基片温度在100～300℃，使坯体在衬底基片上沉积形成金属离子掺杂的钇铝石榴石基薄膜；

(6)将步骤(5)得到的离子掺杂的钇铝石榴石基薄膜前体放入高温烧结设备中，在真空或保护气氛下，500～1500℃进行退火处理1～5小时，得到金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜。

3.如权利要求2所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述预烘烤的时间为15～20分钟。

4.如权利要求2所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述预熔烧结的时间为20～30分钟。

5.如权利要求2所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述金属离子掺杂的钇铝石榴石基薄膜的厚度为50nm～5μm之间。

6.如权利要求2所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述退火的温度为800～1200℃；退火的时间为1～2小时。

7.如权利要求1或2任意一项权利要求中所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属离子为稀土金属离子。

8.如权利要求7所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，所述稀土金属离子为Nd、Ce、Dy、Er、Eu、Yb、Tb中的一种或几种。

9.如权利要求1或2任意一项权利要求中所述金属离子掺杂的钇铝石榴石晶体薄膜的制备方法，其特征在于，所述衬底基片为玻璃、Si、钇铝石榴石单晶、钇铝石榴石基晶体或钆镓石榴石基晶体中的一种。