[发明专利]具有高灵敏横向光感生电压响应的薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高灵敏横向光感生电压响应的薄膜材料，其特征在于：薄膜材料为分子式为(La_1.85-xNd_x)A_yCuO_4+z薄膜，其中：x的大小在0至0.7的范围内，且不为0；y在0.125至0.175的范围内，z小于1，A为Sr、Ba、Pb中的一种或几种的组合，薄膜具有四方对称或者正交对称的晶体结构特征；在薄膜表面内垂直于薄膜〈010〉晶轴的方向上，薄膜受光脉冲辐照可以产生高灵敏、快响应的横向电压响应信号；

所述(La_1.85-xNd_x)A_yCuO_4+z薄膜沿c晶轴取向外延地或者近似外延地生长在斜切的LaAlO_3、LaSrAlO₄或者SrTiO₃单晶体衬底表面上，斜切衬底的表面法向相对于衬底材料的〈001〉晶向倾斜了5°—30°的角度；生长在斜切衬底上的薄膜的厚度为50nm—500nm，并且，薄膜外延生长晶面内受到由于晶格失配所产生的压应力的作用。

2.一种制备具有高灵敏横向光感生电压响应的薄膜材料方法，其特征在于，材料(La_1.85-xNd_x)A_yCuO_4+z具有四方对称或者正交对称的晶体结构特征，沿c晶轴取向外延或者近似外延地生长在斜切的LaAlO_3、LaSrAlO₄或者SrTiO₃单晶体衬底上，其中：x的大小在0至0.7的范围内，且不为0；y在0.125至0.175的范围内，z小于1；A为Sr、Ba、Pb 一种或几种的组合；

使(La_1.85-xNd_x)A_yCuO_4+z薄膜外延生长晶面受压应力的方法是，所选择的衬底的晶格参数a、b小于(La_1.85-xNd_x)A_yCuO_4+z薄膜的晶格参数，或者通过调整Nd原子的掺杂量x来使薄膜的晶格参数a、b超过衬底的晶格参数，或者通过改变薄膜的氧含量z的方法，在薄膜的ab晶面内引入压应力，以增强光电压响应。

3.根据权利要求2所述的薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述在斜切衬底表面外延或者近似外延地生长(La_1.85-xNd_x)A_yCuO_4+z薄膜的方法为：采用脉冲激光、脉冲电子束或者脉冲离子束等辐照(La_1.85-xNd_x)A_yCuO_4+z的多晶靶材，产生金属组分与靶材中的金属组分等化学计量的高能原子在衬底表面沉积形成薄膜，通过改变靶材中的金属组分的化学计量实现对薄膜中Nd原子的掺杂量x的调控。

4.根据权利要求3所述的薄膜材料的制备方法，其特征在于，薄膜外延生长的条件为：用于薄膜生长腔体的背景真空度为10^-7Pa—10^-4Pa，靶材与衬底的间距为5cm，薄膜的生长温度为800℃—920℃，薄膜沉积厚度为50nm—500nm，在薄膜沉积过程中向薄膜生长的真空腔体内通入1Pa—60Pa的流动的高纯氧气，薄膜生长完成后原位退火5min—10 min后，关闭流动氧气，将温度降低到600℃—800℃，向真空腔体内通入600Pa—50000Pa的静态高纯氧气，使薄膜在该条件下退火30min，然后，将温度降到室温完成薄膜的外延生长过程。

5.根据权利要求3所述的薄膜材料的制备方法，其特征在于，所叙述的改变薄膜(La_1.85-xNd_x)A_yCuO_4+z薄膜的氧含量z的方法为，在薄膜沉积过程中，在1Pa—60Pa的范围了调节薄膜生长时的气氛环境的氧气压力，和在薄膜退火过程中，在600Pa—20000Pa的压强范围内改变退火气氛环境时的氧气的压强来实现。