[发明专利]一种面外各向异性石榴石单晶薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种面外各向异性石榴石单晶薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、熔体的制备：以Y₂O₃、Lu₂O₃、Fe₂O₃、GeO₂、CaO、PbO、Bi₂O₃、MoO₃为原料，准确称取上述原料，其中，Y₂O₃、Lu₂O₃、Fe₂O₃、GeO₂、CaO、PbO、Bi₂O₃、MoO₃的质量比为(0.07～0.10)：(0.10～0.15)：(5～7)：(0.7～1)：(0.1～0.15)：(70～76)：(10～15)：(4～7)；将上述原料分层放入坩埚中，熔料，混合均匀，得到熔体；其中，分层顺序为：第1层为三分之一的PbO，第2层为二分之一的Fe₂O₃，第3层为Y₂O₃、Lu₂O₃、GeO₂、MoO₃和剩余二分之一的Fe₂O₃的混合粉料，第4层为二分之一的Bi₂O₃，第5层为CaO，第6层为剩余二分之一的Bi₂O₃，第7层为三分之一的PbO；然后在1000～1100℃下保温2h，降温至200℃以下后，再将剩余三分之一的PbO加入坩埚中，在1000～1100℃下保温2h；最后，在1000～1100℃温度下搅拌12h，混合均匀，得到熔体；

步骤2、清洗基片；

步骤3、液相外延法生长薄膜：将步骤2清洗后的基片放入熔体中，采用液相外延法生长单晶薄膜，生长温度为800～890℃，基片转速为40～100转/分，生长完成后，清洗，即可得到Y_3-(a+b+c)Bi_aLu_bCa_cFe_5-dGe_dO₁₂石榴石单晶薄膜，其中0＜a＜0.5，0＜b＜1.0，0＜c＜1.0，0＜d＜1.0，且c＝d。

2.根据权利要求1所述的面外各向异性石榴石单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1所述熔体的制备过程中，称取原料后，将原料分层放入坩埚中，使PbO和MoO₃隔离。

3.根据权利要求1所述的面外各向异性石榴石单晶薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2所述基片为钆镓石榴石基片，基片的清洗过程为：将钆镓石榴石基片在70～80℃的三氯乙烯中浸泡3～10min，然后在70～80℃的去离子水中浸泡3～10min；将上步处理后的基片在70～80℃的重铬酸钾、浓硫酸和水的混合液中浸洗10～15次，每次浸洗时间为1～2s，其中，所述混合液中重铬酸钾的质量浓度为18～20g/L，浓硫酸的摩尔浓度为10～15mol/L，然后在70～80℃的去离子水中浸泡2～8min，取出后在另一70～80℃的去离子水中浸泡3～10min；将质量比为1:1:1的磷酸钠、碳酸钠和氢氧化钾配制成溶质质量浓度为10～15g/L的混合碱液，将上步处理后的基片在70～80℃的配制的碱液中浸泡3～10min，然后在70～80℃的去离子水中浸泡3～10min；将上步处理后的基片放入室温下的体积百分含量为20～30％的氨水溶液中浸泡清洗3～10min，然后在室温去离子水中浸泡3～10min；将上步处理后的基片在异丙醇蒸汽冷凝回流条件下清洗3～10min。