[发明专利]在硅衬底上生长通过结晶光学膜氢化而在红外光谱中可选地具有极小光损耗的结晶光学膜的方法

权利要求书

1.一种在衬底上生长所需厚度的化学计量结晶红外IR透明相变关联过渡金属氧化物PCMO光学膜的方法，包括：

a.在无氧气体环境中，将所述衬底加热到至少等于待沉积在其上的PCMO材料的结晶温度的温度；

b.以至少等于所述PCMO材料的结晶温度的所述温度将所述PCMO材料沉积到所述衬底上；

c.在无氧气体环境中，将其上溅射有所述PCMO材料的衬底冷却到显著低于所述PCMO材料的结晶温度的温度；

d.在无氧气体环境中，将所述先前冷却的衬底加热到至少等于待沉积在其上的所述PCMO材料的结晶温度的温度；

e.以至少等于所述PCMO材料的结晶温度的所述温度将所述PCMO材料沉积到所述先前溅射的PCMO材料上；以及

f.重复步骤c、d和e，直到在所述衬底上得到所述所需厚度的PCMO光学膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤b和d中，在含氢的无氧气体环境中通过溅射进行沉积，从而用氢来掺杂所述沉积的PCMO材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在步骤b和d中，所述无氧气体环境还包括氮。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤f之后，在含氢的无氧气体环境中对其上沉积有所述PCMO材料的衬底进行退火，从而用氢来掺杂所述沉积的PCMO材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述无氧气体环境还包括氮。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤a和b之间，没有在所述衬底上沉积所述PCMO材料的籽晶层。

7.一种用于在Si和其他衬底上生长相变关联过渡金属氧化物PCMO材料的工艺，在多个沉积步骤中，通过在每个沉积步骤期间在高温无氧气体环境中优选地进行溅射，来将所述PCMO材料沉积在所述衬底上，由冷却步骤将所述多个沉积步骤彼此分隔，在冷却步骤中所述无氧气体环境的高温降低至显著低于所述高温的温度。

8.根据权利要求7所述的工艺，其中所述高温至少等于所述待沉积的PCMO材料的结晶温度，并且其中所述显著低于所述高温的温度不超过100℃。

9.根据权利要求8所述的工艺，其中所述显著低于所述高温的温度不超过50℃。

10.根据权利要求7所述的工艺，其中在PCMO沉积之前，所述衬底不要求在其上设置籽晶层。

11.根据权利要求7所述的工艺，其中在至少含氢的环境中，对其上沉积有所述PCMO材料的衬底进行沉积后退火工艺。

12.根据权利要求7所述的工艺，其中所述沉积的PCMO材料是化学计量的。

13.根据权利要求7所述的工艺，其中所述高温和所述显著低于所述高温的温度之间的温差大于300℃。

14.根据权利要求13所述的工艺，其中所述显著低于所述高温的温度不超过50℃。

15.根据权利要求7所述的工艺，其中所述沉积的PCMO材料选自由NdNiO₃、SmNiO₃、PrNiO₃、EuNiO₃和GdNiO₃及其各种组合组成的组。

16.根据权利要求7所述的工艺，其中所述沉积的PCMO材料是化学计量NdNiO₃。

17.根据权利要求16所述的工艺，其中所述沉积的化学计量NdNiO₃中Ni原子与Nd原子的原子比约为1.1至1.0。