[發(fā)明專利]外延生長的KTO/NSTO薄膜及其制備和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210101796.4
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN115566084A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任召輝;楊倩;王飛;方彥俊;李力奇;韓高榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/118;H01L31/18
• 代理公司: 杭州星河慧專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33410
• 代理人: 周麗娟

1.一種外延生長的KTO/NSTO薄膜，其特征在于，為在NSTO基板上外延生長的單晶KTO薄膜，并具有：原子尺度上平整的KTO/NSTO異質(zhì)結(jié)界面且界面銳利；原子按照KTO規(guī)則整齊排列的KTO薄膜內(nèi)部；以及大面積連續(xù)且平整的KTO薄膜表面。

2.如權(quán)利要求1所述的外延生長的KTO/NSTO薄膜，其特征在于，所述KTO薄膜的膜厚為412nm～1200nm。

3.如權(quán)利要求1所述的外延生長的KTO/NSTO薄膜，其特征在于，所述KTO薄膜的膜厚為852nm。

4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的外延生長的KTO/NSTO薄膜的制備方法，包括：

(1)將氫氧化鉀水溶液與五氧化二鉭粉末置于第一水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，加入去離子水，使得所述第一水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的體積為所述第一水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽容積的70～80％，所述反應(yīng)物料中，氫氧化鉀的濃度為4～10mol/L，五氧化二鉭的濃度為0.0143～0.143mol/L；繼續(xù)攪拌2～3h，得到第一反應(yīng)前驅(qū)體的懸濁液；

(2)將清洗過的單晶NSTO基板置于反應(yīng)支架上，一并放置于所述第一水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，再密封于反應(yīng)釜外殼中，在140～230℃水熱反應(yīng)2～24h，得到生長有水熱產(chǎn)物的基板；

(3)將氫氧化鉀水溶液與五氧化二鉭粉末置于第二水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，加入去離子水，使得所述第二水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的體積為所述第二水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽容積的70～80％，所述反應(yīng)物料中，氫氧化鉀的濃度為4～10mol/L，五氧化二鉭的濃度為0.0143～0.143mol/L；繼續(xù)攪拌2～3h，得到第二反應(yīng)前驅(qū)體的懸濁液；

(4)將步驟(2)得到的生長有水熱產(chǎn)物的基板置于反應(yīng)支架上，一并放置于所述第二水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，再密封于反應(yīng)釜外殼中，在140～230℃水熱反應(yīng)2～24h，得到KTO/NSTO薄膜。

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，包括：

(1)將20mL氫氧化鉀水溶液與2mmol五氧化二鉭粉末置于第一水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，加入15mL去離子水，使得所述第一水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的體積為所述第一水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽容積的70％，所述反應(yīng)物料中，氫氧化鉀的濃度為6mol/L，五氧化二鉭的濃度為0.057mol/L；繼續(xù)攪拌2h，得到第一反應(yīng)前驅(qū)體的懸濁液；

(2)將清洗過的單晶NSTO基板置于反應(yīng)支架上，一并放置于所述第一水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，再密封于反應(yīng)釜外殼中，在160℃水熱反應(yīng)24h，得到生長有水熱產(chǎn)物的基板；

(3)將20mL氫氧化鉀水溶液與1mmol五氧化二鉭粉末置于第二水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，加入15mL去離子水，使得所述第二水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中反應(yīng)物料的體積為所述第二水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽容積的70％，所述反應(yīng)物料中，氫氧化鉀的濃度為6mol/L，五氧化二鉭的濃度為0.029mol/L；繼續(xù)攪拌2h，得到第二反應(yīng)前驅(qū)體的懸濁液；

(4)將步驟(2)得到的生長有水熱產(chǎn)物的基板置于反應(yīng)支架上，一并放置于所述第二水熱反應(yīng)釜內(nèi)膽中，再密封于反應(yīng)釜外殼中，在160℃水熱反應(yīng)16h，得到KTO/NSTO薄膜。

6.如權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述單晶NSTO基板的取向為100，摻鈮濃度為0.7wt％。

7.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的外延生長的KTO/NSTO薄膜的應(yīng)用。

8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，將所述外延生長的KTO/NSTO薄膜用于激光調(diào)制器、可調(diào)微波器件、集成光學(xué)窗口或X射線探測器中。

9.一種X射線探測器，其特征在于，所述吸收層材料為如權(quán)利要求1～3中任一項所述的外延生長的KTO/NSTO薄膜。

10.如權(quán)利要求9所述的X射線探測器，其特征在于，所述X射線探測器采取縱向結(jié)構(gòu)：Au/KTO/NSTO，其中Au作為器件陽極，覆蓋于所述KTO/NSTO薄膜表面，所述KTO/NSTO薄膜的NSTO層作為器件陰極。