[发明专利]采用离子辅助交替沉积可控制备超晶格Sb-Te/Bi-Sb-Te多层薄膜的方法

权利要求书

1.一种采用离子辅助交替沉积可控制备超晶格Sb-Te/Bi-Sb-Te多层薄膜的方法，其特征在于包括下列制备步骤：

采用Sb₂Te₃和Bi_1.5Sb_0.5Te₃靶材，靶尺寸为70×70mm²，每次沉积前均需对靶材进行5分钟-10分钟预溅射，以减少其表面的杂质影响；

采用FJL560CI2离子束辅助沉积系统，具体的薄膜制备工艺过程如下：

(1)基底在丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗5分钟-10分钟后取出，并用高纯氮气吹干后迅速放入离子束辅助沉积镀膜室；

(2)把质量百分比纯度为99.99％的Sb₂Te₃和Bi_1.5Sb_0.5Te₃靶材放入离子束辅助沉积镀膜室中，开始抽真空；

(3)真空度达2.0×10^-4Pa-4.0×10^-4Pa时打开加热控温电源，设定加热温度200℃-400℃，开始对基底升温；

(4)打开辅助腔进气口，用质量流量计控制高纯Ar进气流量，使之保持在4.5sccm，调节辅助能量为500eV，用Ar离子束对样品至少轰击清洗5分钟-10分钟；

(5)打开溅射腔进气口，用质量流量计控制高纯Ar进气流量，使之保持在4.5sccm，调节溅射离子源的溅射能量为0.8keV-1.2keV；关闭辅助腔Ar进气口，但打开N₂进气口，用质量流量计控制高纯N₂进气流量，使之保持在1.5sccm，调节低能辅助轰击源的辅助能量为100eV-400eV；

(6)温度升至预定温度200℃-400℃后，调节气压至预定工作气压1×10^-2Pa-3×10^-2Pa；用电脑程序精确控制每个靶材的溅射时间；通过改变每个靶材的沉积时间可以得到它们的单层薄膜，调制比t_Sb2Te3:t_{Bi1.5Sb0.5Te3}＝1:5-5:1以及调制周期Λ＝10nm-150nm的具有调制周期交替结构的Sb₂Te₃/Bi_1.5Sb_0.5Te₃多层膜；薄膜的厚度为500nm-1000nm；

(7)溅射结束后，关闭离子源电源，关闭加热控温电源，待基底温度降至20℃-40℃时，取出样品。

2.根据权利要求1所述的采用离子辅助交替沉积可控制备超晶格Sb-Te/Bi-Sb-Te多层薄膜的方法，其特征在于包括下列制备步骤：

采用Sb₂Te₃和Bi_1.5Sb_0.5Te₃靶材，靶尺寸为70×70mm²，每次沉积前均需对靶材进行5分钟-10分钟预溅射，以减少其表面的杂质影响；

采用采用FJL560CI2离子束辅助沉积系统，具体的薄膜制备工艺过程如下：

(1)基底在丙酮、无水乙醇和去离子水中分别超声清洗10分钟后取出，并用高纯氮气吹干后迅速放入离子束辅助沉积镀膜室；

(2)把质量百分比纯度为99.99％的Sb₂Te₃和Bi_1.5Sb_0.5Te₃靶材放入离子束辅助沉积镀膜室中，开始抽真空；

(3)真空度达2.0×10^-4Pa时打开加热控温电源，设定加热温度250℃，开始对基底升温；

(4)打开辅助腔进气口，用质量流量计控制高纯Ar进气流量，使之保持在4.5sccm，调节辅助能量为500eV，用Ar离子束对样品至少轰击清洗8分钟；

(5)打开溅射腔进气口，用质量流量计控制高纯Ar进气流量，使之保持在4.5sccm，调节溅射离子源的溅射能量为1.0keV；关闭辅助腔Ar进气口，但打开高纯N₂进气口，用质量流量计控制N₂进气流量，使之保持在1.5sccm，调节低能辅助轰击源的辅助能量为300eV；

(6)温度升至预定温度250℃后，调节气压至预定工作气压2×10^-2Pa；用电脑程序精确控制每个靶材的溅射时间；通过改变每个靶材的沉积时间可以得到它们的单层薄膜，调制比t_Sb2Te3:t_{Bi1.5Sb0.5Te3}＝1:1以及调制周期Λ＝14nm的具有调制周期交替结构的Sb₂Te₃/Bi_1.5Sb_0.5Te₃多层膜；薄膜的厚度为800nm；

(7)溅射结束后，关闭离子源电源，关闭加热控温电源，待基底温度降至30℃时，取出超晶格Sb₂Te₃/Bi_1.5Sb_0.5Te₃薄膜样品。