[发明专利]一种铒镱双掺杂多晶氧化物薄膜的制备方法

摘要

本发明公开的铒镱双掺杂多晶氧化物薄膜的制备方法，为一种铒镱双掺杂ErxYbyZnAl(2-x-y)O4多晶氧化物薄膜材料及其制备方法，其成分及质量百分比为铒0.9%~11.8%、镱4.8%~12.2%、锌43.6%~52%、铝32.4%~42.3%。首先制备出具有通式ErxYbyZnAl(2-x-y)的合金溅射靶，再利用直流磁控溅射技术制备出ErxYbyZnAl(2-x-y)合金薄膜，然后在高温炉氧氛围中退火制备ErxYbyZnAl(2-x-y)O4多晶氧化物薄膜；制备的铒镱双掺杂氧化物材料可以实现高的铒镱掺杂浓度，同时可以在1540nm波段实现有效的Er元素荧光发射。

主权项

一种铒镱双掺杂多晶氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下两大步骤：制备具有通式ErxYbyZnAl(2‑x‑y)的合金溅射靶，通式中0.007≤x≤0.105，0.035≤y≤0.105；x表示通式中铒（Er）元素的摩尔数，y表示镱（Yb）元素的摩尔数；其次，利用直流磁控溅射技术制备ErxYbyZnAl(2‑x‑y)合金薄膜，然后在高温炉氧氛围中退火制备ErxYbyZnAl(2‑x‑y)O4多晶氧化物薄膜；具体操作步骤如下：1）根据通式ErxYbyZnAl(2‑x‑y)中x、y的取值范围，任选取一组x、y数值，计算通式中铒、镱、锌、铝元素的质量比167x:173y:65:27(2‑x‑y)；将根据计算的锌铝质量比配料的高纯度锌（99.99%）和高纯度铝（99.99%）加入到570℃~660℃的高温合金熔炼炉中熔化，并搅拌均匀，冷却铸成锌铝二元合金锭；再将锌铝二元合金锭在真空环境下粉碎、用球磨机中研磨成合金粉，备用；2）根据步骤1）确定的铒、镱元素质量比配料的高纯度稀土铒（99.9%）、高纯度稀土镱（99.9%）金属粉与步骤1）中制备的锌铝二元合金粉均匀搅拌成混合粉末，放入模具中用冷压成型，备用；该步骤产生的冷压成型体中铒、镱、锌、铝元素质量比为167x:173y:65:27(2‑x‑y)；3）将步骤2）中冷压成型体放入真空高温炉中退火烧结，温度为470℃~490℃、时间10h~15h，然后冷却至室温成型，对成型体进行机械加工形成溅射靶，靶直径5cm、厚度0.3cm，备用；4）将步骤3）中制备的合金溅射靶放入直流磁控溅射仪，在硅单晶或蓝宝石晶体基底材料上利用直流磁控溅射技术制备合金薄膜，备用；5）将步骤4）中制备的合金薄膜放入通高纯氧气（99.99%）的高温炉中退火，温度为900℃~1100℃，时间2h~5h，形成ErxYbyZnAl(2‑x‑y)O4多晶氧化物薄膜。