[发明专利]亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法

说明书

亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法属于光学功能材料技术领域。现有技术Mg的掺杂量一般都小于0.33。本发明之亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法属于一种Sol‑Gel法，其特征在于，确定Mg_xZn_1‑xO中的x的值为：0.25≦x≦0.75，按所述x的值确定乙酸锌和乙酸镁的摩尔比，将所述乙酸锌和乙酸镁溶于有机溶剂，加入与锌离子和镁离子等物质量的乙醇胺，搅拌后得溶胶液；将所述溶胶液旋涂于基片上，低温热处理得凝胶膜；采用激光烧蚀所述凝胶膜，激光功率为5～30W，烧蚀时间为1～1000sec，激光光源出光口与凝胶膜之间的距离为1～50cm，得亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜。

技术领域

本发明涉及一种亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法，属于光学功能材料技术领域。

背景技术

Mg_xZn_1-xO三元材料是一种基于ZnO、MgO材料的新型光电功能信息材料，与ZnO、MgO相比具有新的物理特性和应用前景。ZnO的晶体结构为六方纤锌矿，禁带宽度为3.3eV，MgO的晶体结构是立方结构，禁带宽度为7.7eV。由于Mg²⁺和Zn²⁺的离子半径十分相近，因此，在一定比例范围内Mg²⁺取代Zn²⁺形成MgZnO合金，随着Mg含量的增加，合金材料的结构从六方相向立方相改变，且合金材料的带隙宽度也从3.3eV向7.8eV递增，同时，合金材料还兼具有ZnO和MgO优异的化学稳定性。当Mg_xZn_1-xO中的x大于0.3，达到高镁比例，采用该合金材料制作的半导体器件用于日盲区紫外探测器中，在日盲区具有明显的特征吸收。

现有脉冲激光沉积法(PLD)特别适用于沉积复杂氧化物薄膜。采用该方法制备MgZnO 固溶合金薄膜时，将ZnO和MgO陶瓷靶以及基片放置于真空室内，真空室气压小于10^-6Torr，加热基片，脉冲激光快速蒸发靶材，在基片上沉积生成MgZnO固溶合金薄膜。然而，在该方法中，陶瓷靶的制备本身就相当困难，而且制备过程是在高真空的苛刻条件下进行，同时由于MgO导电性能差的原因，很难起辉放电，难以成膜。另外，受到MgO在ZnO中的固溶量的限制，采用包括脉冲激光沉积法在内的现有制备方法制备MgZnO固溶合金薄膜，Mg的掺杂量一般都小于0.33，如果Mg的掺杂量超过0.33时，难以建立热力学相平衡，MgZnO固溶合金薄膜就成了ZnO和MgO的混合相，这就无法实现带隙宽度的连续调控，也就无法获得理想的日盲区响应MgZnO固溶合金薄膜。

发明内容

为了提高MgZnO固溶合金薄膜中镁的掺杂量，我们发明了一种亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法。

本发明之亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜激光烧蚀制作方法属于一种Sol-Gel法，其特征在于，确定Mg_xZn_1-xO中的x的值为：0.25≦x≦0.75，按所述x的值确定乙酸锌和乙酸镁的摩尔比，将所述乙酸锌和乙酸镁溶于有机溶剂，加入与锌离子和镁离子等物质量的乙醇胺，搅拌后得溶胶液；将所述溶胶液旋涂于基片上，低温热处理得凝胶膜；采用激光烧蚀所述凝胶膜，激光功率为5～30W，烧蚀时间为1～1000sec，激光光源出光口与凝胶膜之间的距离为 1～50cm，得亚稳态高镁MgZnO固溶合金薄膜。

本发明其技术效果在于，采用激光烧蚀含有锌离子和镁离子的凝胶，在激光的超快高温加热作用以及高光压作用下，凝胶中的锌离子、镁离子和氧离子在短时间内发生结晶，形成亚稳态MgZnO固溶合金薄膜，这一过程不会因镁离子的量的大小而发生改变，因此，所得亚稳态MgZnO固溶合金薄膜中镁的掺杂量能够达到所需的程度，如大于0.25，可高达0.75。由于最终产物为氧化物薄膜，而氧化物比较稳定，因此，本发明之方法既不需要真空环境，也不需要特殊的保护气氛，工艺条件比较宽松。

附图说明