[发明专利]基于等离子体辅助激光分子束外延生长氧化镍单晶薄膜的方法

权利要求书

1.一种离子体辅助激光分子束外延生长氧化镍单晶薄膜的方法，其特征在于，结合衬底预处理和氧气等离子体辅助，在常温下通过激光分子束外延获得单晶氧化镍，具体包括以下步骤：

（1）对氧化物衬底进行预处理；所述预处理具体步骤为：将氧化物衬底在热的浓硫酸中腐蚀0.5~1 h，再高温退火12~24 h；

（2）使用氧气等离子体辅助的激光分子束外延，在常温下，在氧化物衬底上异质外延氧化镍，获得单晶氧化镍；所述在氧化物衬底上异质外延氧化镍的具体步骤为：

将经清洗、氮气吹干后的衬底放入激光分子束外延设备的预抽室，待在预抽室中经烘烤除气后送入生长室；靶材使用氧化镍，生长氛围为O₂；

所述退火温度为1000~1500 ℃。

2.根据权利要求1所述等离子体辅助激光分子束外延生长氧化镍单晶薄膜的方法，其特征在于，步骤（1）所述氧化物衬底为c面蓝宝石、ZnO或Ga₂O₃。

3.根据权利要求1所述基于等离子体辅助激光分子束外延生长氧化镍单晶薄膜的方法，其特征在于，所述浓硫酸的温度为120~180 ℃。

4.根据权利要求1所述等离子体辅助激光分子束外延生长氧化镍单晶薄膜的方法，其特征在于，步骤（2）所述激光波长为λ = 248 nm或193 nm，激光功率密度为135~225 mJ；激光频率为1~10 Hz。

5.根据权利要求1所述等离子体辅助激光分子束外延生长氧化镍单晶薄膜的方法，其特征在于，步骤（2）所述氧气等离子体功率为150~300 W，氧气流量为1.5~3 sccm，生长压强为1×10^-5 ~9×10^-5 Torr。

6.根据权利要求1所述等离子体辅助激光分子束外延生长氧化镍单晶薄膜的方法，其特征在于，所述预抽室的真空度在6×10^-7Torr以下，生长室的本底真空度在6×10^-8Torr以下；所述衬底与靶材的间距d_S-T为40~50 cm；所述的O₂的纯度在99.99％以上，氧化镍靶材的纯度在99.99％以上。