[发明专利]通过脉冲激光沉积制备的透明且高k的薄膜

权利要求书

1.通过脉冲激光沉积法形成的具有高介电常数和在可见光范围内具有高光学透射率的薄膜(Ga 0.5％，Cu 8％)共掺杂ZnO。

2.权利要求1所述的薄膜，其中所述介电常数为约200。

3.权利要求1所述的薄膜，其中在可见光范围内的光学透射率高于85％(平均)。

4.薄膜(Ga 0.5％，Cu 8％)共掺杂ZnO的制造方法，其包括以下步骤：

(d)将安装在样品架上的基于蓝宝石的衬底安置到脉冲激光沉积室中；

(e)在所述室中安置含有经设计的Ga和Cu浓度的ZnO陶瓷靶；

(f)抽空所述室，直到压力达到5e-4Pa；

(g)将所述衬底加热到约600摄氏度；

(h)将氧气引入所述室中并将其调整至约5Pa的压力；

(i)将衬底支架和靶支架的旋转速度调整到约10r/min；

(j)打开激光器并施加激光束以烧蚀所述靶以足以产生等离子体，由此所述靶的离子化原子接近衬底并沉积在其上以形成与靶具有相同组成的膜。

5.权利要求4所述的方法，其中在将所述衬底放入所述室之前，所述衬底如下形成：

(a)准备至少10×5mm大小的蓝宝石(Al₂O₃)的C-面或R-面作为基础衬底；

(b)将所述基础衬底分别浸入丙酮、乙醇和去离子水中，并各自进行15分钟的超声波清洗，以清洁所述基础衬底；以及

(c)将所述衬底放置在样品架上并固定。

6.权利要求4所述的方法，其中抽空所述室的步骤包括以下步骤：

(f1)用机械泵将所述室大致抽空，直到压力降至1～2Pa，和

(f2)然后打开分子泵以进一步抽空所述室，直到压力达到5e-4Pa。

7.权利要求4所述的方法，其中引入氧气的步骤包括以下步骤：

(h1)打开氧气入口阀以将氧气引入所述室中；和

(h2)精确控制氧气流量计和分子泵阀以将氧气压力调整至5Pa。

8.权利要求4所述的方法，其中在打开所述激光器的步骤之前，将所述激光器参数设置为频率＝2Hz，能量＝300mJ和功率＝0.5W。

9.权利要求4所述的方法，其中取决于所设计的厚度，所述靶的离子化原子在衬底上的沉积时间为约2-4小时。

10.权利要求9所述的方法，其中沉积时间为约4小时并且所述膜厚度为约400nm。

11.权利要求4所述的方法，其中所述靶的组成为以下之一：(Ga 0.5％，Cu 2％)共掺杂ZnO、(Ga 1％，Cu 2％)共掺杂ZnO、(Ga 1％，Cu 4％)共掺杂ZnO、(Ga 2％，Cu 4％)共掺杂ZnO、(Ga 0.5％，Cu 6％)共掺杂ZnO、(Ga 0.5％，Cu 8％)共掺杂ZnO、(Ga 0.5％，Cu 10％)共掺杂ZnO、(Ga 1％，Cu 8％)共掺杂ZnO和(Ga 2％，Cu 8％)共掺杂ZnO。

12.权利要求1所述的薄膜(Ga 0.5％，Cu 8％)共掺杂ZnO具有以下组成之一：(Ga0.5％，Cu 2％)共掺杂ZnO、(Ga 1％，Cu 2％)共掺杂的ZnO、(Ga 1％，Cu 4％)共掺杂ZnO、(Ga 2％，Cu 4％)共掺杂ZnO、(Ga 0.5％，Cu 6％的)共掺杂ZnO、(Ga 0.5％，Cu 8％)共掺杂ZnO、(Ga 0.5％，Cu 10％)共掺杂ZnO、(Ga 1％，Cu 8％)共掺杂ZnO和(Ga 2％，Cu 8％)共掺杂ZnO。