[发明专利]一种应用于中远红外光电探测的磁性铁氧体/Bi复合薄膜

说明书

一种应用于中远红外光电探测的磁性铁氧体/半金属Bi复合薄膜及其制备方法，属于光电探测技术领域。所述复合薄膜包括衬底，以及依次形成于衬底之上的磁性铁氧体薄膜层和Bi薄膜层。本发明提供的复合薄膜中，Bi半金属薄膜厚度的改变会导致复合薄膜红外光反射强度在中远红外波段呈现规律性变化，即Bi半金属薄膜厚度增加，复合薄膜的红外光反射强度减弱，光学吸收增强，光电效应增加，使得其在中远红外光电探测、光信息存储等多学科领域具有广泛的应用前景；同时，该复合薄膜在室温下就能实现对中远红外的光电探测，可广泛应用于红外光的探测、校对和识别。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种应用于中远红外光电探测的磁性铁氧体/半金属Bi复合薄膜及其制备方法。

背景技术

红外探测作为红外技术领域的一个重要应用分支，已经渗透到我们生活的多个方面，在扫描、检测、定位、预警等领域都有着极其广泛的应用。由于红外辐射(0.76～1000μm)处于人眼不见的光谱范围，必须借助于红外探测系统才能进行观察。现有技术通过上转换发光或猝灭已经实现了近红外光的探测，其主要应用在0.7～1.6微米的红外波段。而众所周知，3～5微米的中远红外波段才是重要的大气窗口，也是军用红外探测器的主要工作区域，该波段光电对大雾、烟尘等具有较强的穿透力，且在海平面上传输时受到的分子吸收和悬浮物散射的影响很小。在军事上，中远红外光电探测器主要用于光电对抗，采用中远红外波段的多束光电可以干扰红外热寻的导弹，摧毁在不同距离和高度的目标。近年来，针对中远红外波段光电探测材料的研究逐渐成为了热点，而目前大部分中远红外探测器材料需要在低温制冷的条件下才能实现高的红外探测率。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术存在的缺陷，提出一种在室温下就能实现中远红外光电探测的磁性铁氧体/半金属Bi复合薄膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种应用于中远红外光电探测的磁性铁氧体/Bi复合薄膜，其特征在于，包括衬底，以及依次形成于衬底之上的磁性铁氧体薄膜层和Bi薄膜层。

进一步地，所述衬底为硅、玻璃或石榴石单晶基片等。

进一步地，所述磁性铁氧体薄膜层为镍锌铁氧体等尖晶石铁氧体，钇铁石榴石、稀土掺杂的钇铁石榴石等石榴石铁氧体，或者钡铁氧体等磁铅石铁氧体薄膜。

进一步地，所述磁性铁氧体薄膜层的厚度为100nm～50μm；所述Bi薄膜层的厚度为1nm～500nm。

进一步地，所述磁性铁氧体薄膜层采用液相外延法，或者光电脉冲沉积法、磁控溅射法等真空气相沉积法制备得到，所述Bi薄膜层采用分子束外延、磁控溅射法等真空气相沉积法制备得到。

一种应用于中远红外光电探测的磁性铁氧体/Bi复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采用液相外延法，或者光电脉冲沉积法、磁控溅射法等真空气相沉积法在衬底上形成厚度为100nm～50μm的磁性铁氧体薄膜层；

步骤2、采用分子束外延、磁控溅射法等真空气相沉积法在步骤1得到的磁性铁氧体薄膜层上形成厚度为1nm～500nm的Bi薄膜层，即可得到所述复合薄膜。

一种应用于中远红外光电探测的磁性铁氧体/Bi复合薄膜的制备方法，以GGG(钆镓石榴石)单晶基片作为衬底、钇铁石榴石(YIG)作为磁性铁氧体薄膜，具体包括以下步骤：

步骤1、以Fe₂O₃和Y₂O₃作为原料，Bi₂O₃作为熔剂，制备熔体；然后采用液相外延的方法在GGG单晶基片上生长钇铁石榴石薄膜层，生长温度为900～980℃，时间为5～10min；