[发明专利]一种透明导电氧化物CuAlO2薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种透明导电氧化物CuAlO₂薄膜的制备方法，其特征在于，采用脉冲激光等离子体沉积技术，以CuAlO₂为靶材，在蓝宝石衬底上沉积CuAlO₂薄膜，并通过高温气氛退火处理提升其结晶质量，具体包括以下步骤：

步骤1、采用蓝宝石为衬底材料，并对蓝宝石衬底进行表面清洗处理；

步骤2、安装CuAlO₂陶瓷靶材，将表面清洗干净的蓝宝石衬底送入脉冲激光沉积系统的真空生长腔，并将其固定在衬底支架上，使衬底正面与靶材保持正对；

步骤3、采用机械泵和分子泵对真空生长腔抽真空，抽真空后的本底真空度小于或等于3×10^-4Pa；

步骤4、加热衬底，使衬底升到所需温度，并向真空室内通入工作气体，通过控制气体流量，稳定腔内气压在一个固定值；

步骤5、开启激光器，通过激光烧蚀CuAlO₂靶材，调节激光的能量、脉冲频率、工作气压、衬底温度和沉积时间这些工艺参数，在蓝宝石衬底上沉积CuAlO₂薄膜；

步骤6、沉积结束后，关闭激光、衬底加热、机械泵和通气阀门，待样品冷却到室温取出；

步骤7、将沉积的样品放入真空管式炉中，通过机械泵和分子泵对石英管抽真空至5×10^-4Pa，然后再通入保护性气体；

步骤8、设置真空管式炉的升温速率，使其加热至所需的退火温度，之后在保护性气氛下对CuAlO₂薄膜进行退火热处理；

步骤9、退火结束且样品冷却到室温后，关闭管式炉、气瓶阀门，将样品取出。

2.根据权利要求1所述的透明导电氧化物CuAlO₂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1对蓝宝石衬底进行表面清洗处理具体为：将衬底浸入丙酮溶液中超声清洗，然后放入去离子水中超声清洗，之后冷风吹干。

3.根据权利要求1所述的透明导电氧化物CuAlO₂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中靶材与衬底的间距为50-70mm。

4.根据权利要求1所述的透明导电氧化物CuAlO₂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤4中衬底的所需温度为550-700℃，向真空室内通入的工作气体为氧气，通入氧气体后的压强为3-50Pa。

5.根据权利要求1所述的透明导电氧化物CuAlO₂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤5中激光能量为150-400mJ，脉冲频率1-10Hz，工作气压为3-50Pa，衬底温度为550-700℃，沉积时间1-2h。

6.根据权利要求1所述的透明导电氧化物CuAlO₂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤7中通入管式炉的保护性气体为Ar或N₂，石英管内的气压稳定在一个大气压。

7.根据权利要求1所述的透明导电氧化物CuAlO₂薄膜的制备方法，其特征在于，步骤8中真空管式炉的升温速率为10-25℃/min，所需的退火温度为900-1100℃，保温时间为10-60min，之后以15℃/min的速率降温至常温，完成退火处理。