一种制备钴和三氧化二镓共掺硫化锌硒化锌陶瓷与薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备钴和三氧化二镓共掺硫化锌硒化锌陶瓷与薄膜的方法，所制备的材料以纯钴、三氧化二镓以及硫化锌硒化锌粉末原料通过循环致密固相烧结法，得到Ga2O3:Co:ZnS/Se陶瓷材料。以此为基础，采用脉冲激光沉积的方法制备了同样成分的纳米薄膜材料。本发明专利技术实现了过渡金属元素与透明半导体氧化元素共同掺杂硫系复合材料的制备，所制得材料集中了多种掺杂元素的特性，包括铁磁性质、半导体性质及其红外光学特性。极大地拓宽了材料的应用范围，为下一步研究创造了良好的前提条件。

A method for preparing cobalt and gallium trioxide co-doped zinc sulphide zinc selenide ceramics and films

The invention discloses a method for preparing cobalt and gallium trioxide co-doped zinc sulphide zinc selenide ceramics and thin films. The prepared materials are pure cobalt, gallium trioxide and zinc sulphide zinc selenide powder raw materials, and Ga2O3:Co:ZnS/Se ceramic materials are obtained by cyclic dense solid phase sintering method. On this basis, nano-thin films with the same composition were prepared by pulsed laser deposition. The invention realizes the preparation of chalcogenide composites doped with transition metal elements and transparent semiconductor oxide elements. The prepared materials have the characteristics of various doping elements, including ferromagnetic properties, semiconductor properties and infrared optical properties. It has greatly broadened the application scope of materials and created good preconditions for further research.

【技术实现步骤摘要】
一种制备钴和三氧化二镓共掺硫化锌硒化锌陶瓷与薄膜的方法
本专利技术涉及一种制备钴和三氧化二镓共掺硫化锌硒化锌陶瓷与薄膜的方法。
技术介绍
0.8-25μm的红外波段既包括“分子指纹区”，又包括“大气窗口区”，具有许多重要的分子特征谱线，因此在很多领域都具有重要的研究价值。通过对它们的深入探索和分析能够使其应用于遥感探测、光电对抗定位系统、卫星通讯、激光定向红外干扰、空气污染控制、毒害气体检测、无损伤激光医疗等，贯穿着从国家国防安全到人们的日常生活，故而研发中红外波段的相关技术、材料制备等对于国家安全和国民经济建设具有十分重要的意义。硫系材料中，以S基和Se基为主的材料由于具有较长波长的红外透光截止波段，具有较高的线性折射率和高非线性系数，较低的光学损耗、较低的声子能、较高的线性和非线性折射率、较好的化学稳定性、独特的光敏特性等特点，是产生中红外超连续谱激光的理想非线性介质材料，也成为当下用于发光辐射基质材料的最佳选择。在众多致改性的掺杂元素中，过渡金属元素(Transitionmetal,TM)由于在红外波段具有丰富的发射能级使其成为制备红外激光最具有潜力的激活离子。成为了新的中红外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备钴和三氧化二镓共掺硫化锌硒化锌陶瓷与薄膜的方法，其特征在于：采用循环致密固相烧结法制备Ga2O3:Co:ZnS/Se陶瓷材料，将所制备好的陶瓷材料作为靶材使用脉冲激光沉积法制备Ga2O3:Co:ZnS/Se纳米薄膜材料，具体步骤如下：S1在陶瓷靶材制备过程中，首先根据设计比例进行理论材料需求量的计算，得出各掺杂物质的实际用量；然后将各成分粉末原料依次放入电子天平秤中进行准确称量，电子天平秤的精确度为0.1mg，当所有原料均满足配比要求时，将原料进行混合；S2研磨是为了让不同粉末充分混合，初步细化晶粒；将混合后的粉末原料放入人造玛瑙制成的研钵中，然后使用球磨仪进行机械研磨，进一步细化...

【技术特征摘要】
1.一种制备钴和三氧化二镓共掺硫化锌硒化锌陶瓷与薄膜的方法，其特征在于：采用循环致密固相烧结法制备Ga2O3:Co:ZnS/Se陶瓷材料，将所制备好的陶瓷材料作为靶材使用脉冲激光沉积法制备Ga2O3:Co:ZnS/Se纳米薄膜材料，具体步骤如下：S1在陶瓷靶材制备过程中，首先根据设计比例进行理论材料需求量的计算，得出各掺杂物质的实际用量；然后将各成分粉末原料依次放入电子天平秤中进行准确称量，电子天平秤的精确度为0.1mg，当所有原料均满足配比要求时，将原料进行混合；S2研磨是为了让不同粉末充分混合，初步细化晶粒；将混合后的粉末原料放入人造玛瑙制成的研钵中，然后使用球磨仪进行机械研磨，进一步细化原材料粉末；随后将充分混合好的粉末放入烧结容器中，在高温管式炉中进行预烧结，预烧结的目的是进行固相反应，并且减少压靶成型后再烧结的靶材收缩率；S3将预烧结后的粉末进行二次研磨，目的是为了深度细化粉末，以利于后续的成型，保证烧结靶材的均匀性，通过在微小粉体颗粒中金属离子的扩散而产生相变，粉体颗粒越小，形状越规则，相变越容易进行，所以通过适当延长原材料研磨时间与增加研磨强度的方法可以减少较大颗粒的存在，同时增加了靶材的致密度；S4研磨后采用粉末压片机对初次研磨的粉末进行压制成型；将压制成表准模具圆柱体的靶材进行最终的高温烧结，采用的设备是高温管式气氛炉，使用刚玉舟作为靶材的烧结承载容器，采用固相法烧结的温度取组成成分最低熔点的1/2到2/3之间；S5最后进行薄膜实验，实验将所选择衬底分别依次放入丙酮、酒精和去离子水中，通过超声波清洗机各清洗5-10分钟；将制备好的靶材安装与靶材固定位置；进而通过机械泵抽至真空低于10.0Pa，然后开通分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽，潘雍，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11