一种增大SYCO-314薄膜激光感生电压的方法技术

本发明专利技术公开一种增大SYCO‑314薄膜激光感生电压的方法，属于功能薄膜材料领域，在Sr3YCo4O10.5+δ靶材中掺入Ca并通过脉冲激光沉积用Sr3‑xCaxYCo4O10.5+δ多晶靶材在c轴倾斜的单晶衬底上制备Sr3‑xCaxYCo4O10.5+δ外延薄膜，从而获得增大激光感生电压的薄膜；本发明专利技术能显著提高Sr3YCo4O10.5+δ薄膜激光感生电压，且重复性好、易于实现。

A method for increasing SYCO 314 thin film laser induced voltage.

The invention discloses a method for increasing the SYCO 314 thin film laser induced voltage, which belongs to the field of functional materials, in the target Sr3YCo4O10.5+ delta doped Ca and Sr3 xCaxYCo4O10.5+ 8 epitaxial thin films by single crystal substrate system with Sr3 xCaxYCo4O10.5+ 8 polycrystal target in C axis tilt pulsed laser deposition of thin films can be obtained. The increase of laser induced voltage; the invention can significantly improve Sr3YCo4O10.5+ film laser induced voltage, and good repeatability and easy to realize.

【技术实现步骤摘要】
一种增大SYCO-314薄膜激光感生电压的方法
本专利技术涉及一种增大SYCO-314薄膜激光感生电压的方法，属于功能薄膜材料领域。
技术介绍
激光感生电压(LaserInducedVoltage，LIV)信号是由材料Seebeck张量的各向异性引起的温差热电效应。即当激光照射薄膜表面时，就会产生一个沿膜厚方向的温度梯度，在薄膜表面获得的横向热电电压信号。LIV信号不仅与晶体的各向异性有关，且于薄膜的倾斜角度相关。LIV效应可以应用于激光探测和分析，温度测量，热流体测量等。层状结构的SYCO-314即层状结构的Sr3YCo4O10.5+δ由于其高温、氧化环境下物理性能稳定，制备成本低、无毒性等优点，受到广泛关注，其晶体结构是由CoO6八面体层和氧缺位CoO4+δ四面体层沿c轴交替排列，显现出A位有序即ab面与c轴方向Sr2+和Y3+按-Sr-Y-Y-Sr-有序排列以及氧空位有序排列，且ab面与c轴方向形成了较大的各向异性，但是Sr3YCo4O10.5+δ薄膜激光感生电压不够高，有时候不能满足使用需要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种增大SYCO-314薄膜激光感生电压的方法，在Sr3YCo4O10.5+δ靶材中掺入Ca并制备成薄膜，具体包括以下步骤：（1）掺Ca多晶靶材的制备：按照Sr3-xCaxYCo4O10.5+δ化学计量比称取原材料SrCO3、CaCO3、Y2O3、Co3O4，即原材料中Sr:Ca:Y:Co=(3-x):x:1:4，其中x=(0.05～0.1)，研磨混匀后压制成型，进行二次烧结，冷却得到掺Ca多晶靶材Sr3-xCaxYCo4O10.5+δ；（2）掺Ca倾斜薄膜的制备：通过脉冲激光沉积用步骤（1）得到的多晶靶材在c轴倾斜的单晶衬底上制备Sr3-xCaxYCo4O10.5+δ外延薄膜。步骤（1）所述二次烧结工艺：一次烧结具体工艺：以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至950℃～1180℃烧结900min，冷却后重新研磨压制成型，再进行二次烧结：以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至950℃～1180℃烧结540min。步骤（2）所述c轴倾斜的单晶衬底为LaAlO3(100)衬底。步骤（2）所述c轴倾斜的倾斜角度为5°～15°。步骤（2）所述脉冲激光沉积的工艺条件为KrF准分子激光波长248nm，激光脉宽28ns，激光能量200mJ，激光频率4Hz，背底真空1×10-4Pa-1×10-3Pa，生长温度760℃，生长流动氧压100Pa，生长时间20min，原位退火温度760℃，静态氧压104Pa，退火时间20min。掺Ca后Sr3YCo4O10.5+δ多晶靶材，在制备薄膜时可以使薄膜在c轴倾斜薄膜上更加均匀的生长，薄膜质量更好；掺Ca后Sr3YCo4O10.5+δ薄膜内在结构的各向异性增大，共同作用下提高Sr3YCo4O10.5+δ薄膜的激光感生电压。本专利技术的有益效果是制备薄膜工艺简单，易于操作，可规模化生产，制备过程中无有害物质生成，能源消耗低，经济环保；Ca的掺入增大了Sr3YCo4O10.5+δ薄膜的激光感生电压，实现了薄膜激光感生电压的可控，利于薄膜用于光（热）电探测器等方面的制造应用；通过Ca掺杂提高薄膜激光感生电压，有利于分析研究Sr3YCo4O10.5+δ薄膜的结构内部的各向异性，也为研究其它薄膜材料的本征结构特性提供了一种新的思路。附图说明图1为本专利技术实施例1-3制备得到的5°c轴外延的Sr3-xCaxYCo4O10.5+δ(x=0，0.05，0.1)薄膜在200mJ激光能量下的感生电压-时间图；图2为本专利技术实施例7-9制备得到的15°c轴外延的Sr3-xCaxYCo4O10.5+δ(x=0，0.05，0.1)薄膜在200mJ激光能量下的感生电压-时间图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1本实施例Sr3YCo4O10.5+δ薄膜的制备具体包括以下步骤：（1）Sr3YCo4O10.5+δ多晶靶材的制备：按照化学式比例Sr:Y:Co=3:1:4称取原料SrCO3，Y2O3，Co3O4，研磨混匀后压制成型，进行一次烧结：以5℃/min的升温速率升温至1180℃烧结900min，冷却后重新研磨压制成型，再进行二次烧结：以5℃/min升温速率升温至1180℃下烧结540min，冷却得到多晶靶材Sr3YCo4O10.5+δ；（2）Sr3YCo4O10.5+δ倾斜薄膜的制备：通过脉冲激光沉积技术以波长248nm，激光脉宽28ns的KrF准分子激光源，以激光能量200mJ，激光频率4Hz，背底真空1×10-4Pa，生长温度760℃，生长流动氧压100Pa，生长时间20min，原位退火温度760℃，静态氧压104Pa，退火时间20min为生长工艺，用步骤（1）得到的Sr3YCo4O10.5+δ多晶靶材在5°的c轴倾斜的LaAlO3(100)单晶衬底上制备Sr3YCo4O10.5+δ外延薄膜。5°倾斜薄膜在200mJ激光能量下的感生电压-时间图，如图1所示，5°倾斜薄膜在200mJ激光能量下的感生电压U≈24mV。实施例2本实施例增大Sr3YCo4O10.5+δ薄膜激光感生电压的方法，在Sr3YCo4O10.5+δ靶材中掺入Ca并制备成薄膜，具体包括以下步骤：（1）Sr2.95Ca0.05YCo4O10.5+δ多晶靶材的制备：按照化学式比例Sr:Ca:Y:Co=2.95:0.05:1:4称取原料SrCO3，CaCO3，Y2O3，Co3O4，研磨混匀后压制成型，进行一次烧结：以5℃/min升温速率升温至1180℃烧结900min，冷却后重新研磨压制成型，再进行二次烧结：以5℃/min升温速率升温至1180℃下烧结540min，冷却得到掺Ca多晶靶材Sr2.95Ca0.05YCo4O10.5+δ；（2）Sr2.95Ca0.05YCo4O10.5+δ倾斜薄膜的制备：通过脉冲激光沉积技术以波长248nm，激光脉宽28ns的KrF准分子激光源，以激光能量200mJ，激光频率4Hz，背底真空1×10-4Pa，生长温度760℃，生长流动氧压100Pa，生长时间20min，原位退火温度760℃，静态氧压104Pa，退火时间20min为生长工艺，用步骤（1）得到的Sr3YCo4O10.5+δ多晶靶材在5°的c轴倾斜的LaAlO3(100)单晶衬底上制备Sr2.95Ca0.05YCo4O10.5+δ外延薄膜。5°倾斜薄膜在200mJ激光能量下的感生电压-时间图，如图1所示，5°倾斜薄膜在200mJ激光能量下的感生电压U≈53.6mV。实施例3本实施例增大Sr3YCo4O10.5+δ薄膜激光感生电压的方法，在Sr3YCo4O10.5+δ靶材中掺入Ca并制备成薄膜，具体包括以下步骤：（1）Sr2.90Ca0.1YCo4O10.5+δ多晶靶材的制备：按照化学式比例Sr:Ca:Y:Co=2.90:0.1:1:4称取原料SrCO3，CaCO3，Y2O3，Co3O4，研磨混匀后压制成型，进行一次烧结：以5℃/min升温速率升温至1180℃烧结900min，冷却后重新研磨压制成型，再进行二次烧结：以5℃/min升温速率升温至1180℃下烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增大SYCO‑314薄膜激光感生电压的方法，其特征在于，在Sr3YCo4O10.5+δ靶材中掺入Ca并制备成薄膜，具体包括以下步骤：（1）掺Ca多晶靶材的制备：按照Sr3‑xCaxYCo4O10.5+δ化学计量比称取原材料SrCO3、CaCO3、Y2O3、Co3O4，即Sr:Ca:Y:Co=(3‑x):x:1:4，其中x=(0.05～0.1)，研磨混匀后压制成型，进行二次烧结，冷却得到掺Ca多晶靶材Sr3‑xCaxYCo4O10.5+δ；（2）掺Ca倾斜薄膜的制备：通过脉冲激光沉积用步骤（1）得到的多晶靶材在c轴倾斜的单晶衬底上制备Sr3‑xCaxYCo4O10.5+δ外延薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种增大SYCO-314薄膜激光感生电压的方法，其特征在于，在Sr3YCo4O10.5+δ靶材中掺入Ca并制备成薄膜，具体包括以下步骤：（1）掺Ca多晶靶材的制备：按照Sr3-xCaxYCo4O10.5+δ化学计量比称取原材料SrCO3、CaCO3、Y2O3、Co3O4，即Sr:Ca:Y:Co=(3-x):x:1:4，其中x=(0.05～0.1)，研磨混匀后压制成型，进行二次烧结，冷却得到掺Ca多晶靶材Sr3-xCaxYCo4O10.5+δ；（2）掺Ca倾斜薄膜的制备：通过脉冲激光沉积用步骤（1）得到的多晶靶材在c轴倾斜的单晶衬底上制备Sr3-xCaxYCo4O10.5+δ外延薄膜。2.根据权利要求1所述增大SYCO-314薄膜激光感生电压的方法，其特征在于，步骤（1）所述二次烧结工艺：一次烧结具体工艺：以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至950℃～118...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞澜，胡建力，宋世金，刘安安，黄杰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53