[发明专利]一种外延取向铌酸锂薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于硅衬底的纳米级外延取向铌酸锂薄膜的制备方法，其特征为：采用脉冲激光沉积结合两步控制氧气压的方法制备而成，具体步骤如下：

1)检查激光器、真空系统以及控制系统是否运行正常，将靶材放置在靶托，所述靶材为高温煅烧的近化学计量比铌酸锂，锂铌比为1；

2)将去离子水冲洗过的衬底Si(111)基片依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水超声15-20分钟，之后使用高纯氮气吹干，放入生长室，所述衬底为单面抛光Si(111)基片；

3)开启激光器自检，使用机械泵和分子泵将生长室背底真空度抽至10^-6Pa；

4)将衬底Si(111)基片以10℃/分钟升温速率加热到700℃，保持10分钟，向生长室通入小于10Pa的氧气，关闭分子泵，并将生长室氧气压调节为45Pa；

5)整个沉积过程中激光器设定为EGY-NGR模式，能量500mJ、频率3Hz，控制靶材与衬底间距为4.5cm,衬底温度为700℃；旋转挡板隔断衬底与靶材，衬底和靶材托盘分别正、反向旋转；开启激光器预溅射5分钟去除靶材表面残留物和杂质；

6)待预溅射结束后，保持生长室氧气压为45Pa，旋开衬底与靶材之间挡板，沉积薄膜5分钟；

7)暂停激光器激光输出，调节生长室氧气压至30Pa，启动激光器继续沉积15-55分钟，沉积时间根据所需薄膜厚度相应调整，沉积结束后关闭激光器；

8)将薄膜原位退火1小时，然后以5℃/分钟的速率缓慢降温至400℃，最后自然降至室温，取出薄膜样品，薄膜表现出铌酸锂(006)晶向和(018)晶向的特征取向，厚度为300-600nm，表面起伏均方差为5.840-8.636nm，其中，所述纳米级外延取向铌酸锂薄膜沿(006)晶向择优外延生长。

2.一种如权利要求1所述制备方法制备的铌酸锂薄膜用于片上铁电畴结构、波导、微腔、超材料、超表面、传感器、探测器的制备。