[发明专利]一种大面积铝单晶薄膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种大面积铝单晶薄膜的制备方法，其特征在于包括：

将Si(111)衬底依次进行有机清洗、RCA1清洗、RCA2清洗、piranha溶液清洗及HF清洗，获得预处理后的Si(111)衬底，其中所述Si(111)衬底为2英寸Si(111)衬底；

以及，在真空条件下，将所述预处理后的Si(111)衬底立即置于进样装置中，再经真空管道传送至分子束外延装置中，之后以5~10℃/min的速率将分子束外延装置中的温度升至750~800℃，并通过反射高能电子衍射对所述预处理后的Si(111)衬底进行表面处理，之后采用分子束外延技术在所述Si(111)衬底表面生长铝单晶薄膜，获得大面积铝单晶薄膜，其中，所述分子束外延技术采用的工艺条件包括：冷嘴Al源温度为1000~1235℃，Al沉积速率为0.0345~1.5Å/s；所述真空管道的真空度小于10^-10mbar；所述分子束外延装置的真空度小于10^-11mbar；所述进样装置通有保护性气体；所述保护性气体选自惰性气体；

所述大面积铝单晶薄膜的谐振器本征品质因子为10⁶~7.5*10⁶。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面处理至少使所述预处理后的Si(111)衬底获得Si(111)7*7表面。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：采用分子束外延技术在所述Si(111)衬底表面沉积铝薄膜，之后降温至100~28℃，从而在所述Si(111)衬底表面形成Al单晶薄膜。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机清洗包括：依次使用丙酮、异丙醇、去离子水对Si(111)衬底进行清洗，之后使用氮气吹干。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述RCA1清洗包括：将经有机清洗的Si(111)衬底置于包含NH₄OH、H₂O₂和H₂O的混合溶液中浸渍处理15~25min。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述RCA1清洗具体包括：将水与NH₄OH溶液混合并加热至65~75℃，之后加入H₂O₂形成包含NH₄OH、H₂O₂和H₂O的混合溶液，而后将经有机清洗的Si(111)衬底置于所述包含NH₄OH、H₂O₂和H₂O的混合溶液中进行浸渍处理。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述RCA2清洗包括：将经RCA1清洗的Si(111)衬底置于包含HCl、H₂O₂和H₂O的混合溶液中浸渍处理15~25min。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述RCA2清洗具体包括：将水与HCl溶液混合并加热至65~75℃，之后加入H₂O₂形成包含HCl、H₂O₂和H₂O的混合溶液，而后将经RCA1清洗的Si(111)衬底置于所述包含HCl、H₂O₂和H₂O的混合溶液中进行浸渍处理。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述piranha溶液清洗包括：将经RCA2清洗的Si(111)衬底置于piranha溶液中浸渍处理10~20min。