[發明專利]一種應用于中遠紅外光電探測的磁性鐵氧體/Bi復合薄膜

有效

• 申請號: 201811579272.6
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109686798B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 金立川;李佳璐;張岱南;張懷武;向全軍;鐘智勇;唐曉莉;白飛明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;C30B19/02
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種應用于中遠紅外光電探測的磁性鐵氧體/半金屬Bi復合薄膜及其制備方法，屬于光電探測技術領域。所述復合薄膜包括襯底，以及依次形成于襯底之上的磁性鐵氧體薄膜層和Bi薄膜層。本發明提供的復合薄膜中，Bi半金屬薄膜厚度的改變會導致復合薄膜紅外光反射強度在中遠紅外波段呈現規律性變化，即Bi半金屬薄膜厚度增加，復合薄膜的紅外光反射強度減弱，光學吸收增強，光電效應增加，使得其在中遠紅外光電探測、光信息存儲等多學科領域具有廣泛的應用前景；同時，該復合薄膜在室溫下就能實現對中遠紅外的光電探測，可廣泛應用于紅外光的探測、校對和識別。

技術領域

本發明屬于光電探測技術領域，具體涉及一種應用于中遠紅外光電探測的磁性鐵氧體/半金屬Bi復合薄膜及其制備方法。

背景技術

紅外探測作為紅外技術領域的一個重要應用分支，已經滲透到我們生活的多個方面，在掃描、檢測、定位、預警等領域都有著極其廣泛的應用。由于紅外輻射(0.76～1000μm)處于人眼不見的光譜范圍，必須借助于紅外探測系統才能進行觀察。現有技術通過上轉換發光或猝滅已經實現了近紅外光的探測，其主要應用在0.7～1.6微米的紅外波段。而眾所周知，3～5微米的中遠紅外波段才是重要的大氣窗口，也是軍用紅外探測器的主要工作區域，該波段光電對大霧、煙塵等具有較強的穿透力，且在海平面上傳輸時受到的分子吸收和懸浮物散射的影響很小。在軍事上，中遠紅外光電探測器主要用于光電對抗，采用中遠紅外波段的多束光電可以干擾紅外熱尋的導彈，摧毀在不同距離和高度的目標。近年來，針對中遠紅外波段光電探測材料的研究逐漸成為了熱點，而目前大部分中遠紅外探測器材料需要在低溫制冷的條件下才能實現高的紅外探測率。

發明內容

本發明的目的在于針對背景技術存在的缺陷，提出一種在室溫下就能實現中遠紅外光電探測的磁性鐵氧體/半金屬Bi復合薄膜及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種應用于中遠紅外光電探測的磁性鐵氧體/Bi復合薄膜，其特征在于，包括襯底，以及依次形成于襯底之上的磁性鐵氧體薄膜層和Bi薄膜層。

進一步地，所述襯底為硅、玻璃或石榴石單晶基片等。

進一步地，所述磁性鐵氧體薄膜層為鎳鋅鐵氧體等尖晶石鐵氧體，釔鐵石榴石、稀土摻雜的釔鐵石榴石等石榴石鐵氧體，或者鋇鐵氧體等磁鉛石鐵氧體薄膜。

進一步地，所述磁性鐵氧體薄膜層的厚度為100nm～50μm；所述Bi薄膜層的厚度為1nm～500nm。

進一步地，所述磁性鐵氧體薄膜層采用液相外延法，或者光電脈沖沉積法、磁控濺射法等真空氣相沉積法制備得到，所述Bi薄膜層采用分子束外延、磁控濺射法等真空氣相沉積法制備得到。

一種應用于中遠紅外光電探測的磁性鐵氧體/Bi復合薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、采用液相外延法，或者光電脈沖沉積法、磁控濺射法等真空氣相沉積法在襯底上形成厚度為100nm～50μm的磁性鐵氧體薄膜層；

步驟2、采用分子束外延、磁控濺射法等真空氣相沉積法在步驟1得到的磁性鐵氧體薄膜層上形成厚度為1nm～500nm的Bi薄膜層，即可得到所述復合薄膜。

一種應用于中遠紅外光電探測的磁性鐵氧體/Bi復合薄膜的制備方法，以GGG(釓鎵石榴石)單晶基片作為襯底、釔鐵石榴石(YIG)作為磁性鐵氧體薄膜，具體包括以下步驟：

步驟1、以Fe₂O₃和Y₂O₃作為原料，Bi₂O₃作為熔劑，制備熔體；然后采用液相外延的方法在GGG單晶基片上生長釔鐵石榴石薄膜層，生長溫度為900～980℃，時間為5～10min；