【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于材料和金屬氫化物薄膜領域。具體地，本專利技術涉及一種镥氫化物薄膜及其制備方法。
技術介紹
1、稀土金屬的氫化物具有優異的物理化學性質，尤其是這些氫化物在高壓環境條件下表現出來的高溫超導電性[1-6]，促使人們對這些材料開展更加深入細致的研究工作。
2、一個艱巨的挑戰是，是否存在以及如何得到這樣的稀土金屬的氫化物樣品，使得它們能夠在普通常壓環境條件下，表現出與前述高壓環境條件下相類似的物理化學性質，包括超導電性。
3、近期有文獻報導，镥作為原子序數最大的鑭系金屬元素，氮摻雜的镥氫化物[7-8]、以及不摻雜的镥氫化物[9]在高壓環境條件下表現出超導電性。但是，這些研究工作也面臨爭議，也有數個其他研究組經過自己的實驗研究，認為這些镥氫化物，無論摻雜或者不摻雜，它們在高壓環境條件下并不表現出超導電性[10-12]。目前，這兩類截然相反的觀點同時存在。
4、顯然，無論上述爭論的最終結果如何，即，無論稀土金屬氫化物在高壓環境條件下是否超導；是否能夠制備出在常溫常壓條件下穩定存在的稀土金屬氫化物材料，都具有重要科學技術和潛在生產實踐應用意義。
5、目前，急需一種制備過程無需高壓環境且在常溫常壓下能夠穩定保存所制備的镥氫化物薄膜的制備镥氫化物薄膜的方法。
技術實現思路
1、因此，本專利技術的目的在于提供一種镥氫化物薄膜材料的制備方法及通過該方法制備的镥氫化物薄膜材料。本專利技術的方法制備得到的镥氫化物薄膜能夠在常溫常壓下穩定保存，且本專
2、本專利技術的上述目的是通過如下技術方案實現的。
3、在本專利技術上下文中，本專利技術的沉積設備可以采用現有技術中已經公開的設備，比如cn202576547u中公開的沉積設備。該薄膜沉積設備包括一薄膜沉積腔，該薄膜沉積腔包括：腔體外殼，腔體外殼圍成薄膜沉積腔的腔體；靶材托架，設置于腔體的中部，用于放置由組分a構成的靶材；基片臺，設置于腔體中部，與靶材托架相對設置；激光入射口，設置于腔體外殼的側面，并與靶材托架傾斜相對，用于入射激光以轟擊靶材托架上的靶材產生等離子體羽輝；束源爐接口，設置于腔體外殼的側面并與基片臺傾斜相對，用于入射由組分b構成的分子束流；激光入射口與束源爐接口同時入射激光和分子束流。
4、在本專利技術上下文中，術語“超導性質”是指樣品的室溫電阻率小于等于1×10-4ωcm，電阻隨溫度的降低而減小，并且能夠觀察到超導轉變。
5、在本專利技術上下文中，術語“金屬性質”是指樣品的室溫電阻率大于1×10-4ωcm且小于等于1×10-3ωcm，電阻隨溫度的降低而減小，但在室溫到2.5k的溫度范圍內沒有觀察到超導轉變。
6、在本專利技術上下文中，術語“半導體性質”是指樣品的室溫電阻率大于1×10-3ωcm且小于等于1×106ωcm。
7、在本專利技術上下文中，術語“絕緣體性質”是指樣品的室溫電阻率大于1×106ωcm。
8、在本專利技術上下文中，術語“剩余電阻率比值(residual?resistivity?ratio,rrr)”是指樣品在r-t測量的最低溫度處(本文中通常在2.5k左右)的電阻率與其在室溫下的電阻率的比值。
9、一方面，本專利技術提供一種制備镥氫化物薄膜的方法，其包括如下步驟：
10、(1)將镥金屬靶材置于薄膜沉積腔室內；
11、(2)清洗基片，然后將清洗后的基片安裝在基片臺上；
12、(3)然后，加熱所述基片臺進而加熱所述基片；
13、(4)向所述薄膜沉積腔室內通入氫氣并將所述薄膜沉積腔室內的氣壓控制為p，其中0＜p≤5pa；
14、(5)然后，利用脈沖激光沉積方法在所述基片上生長镥氫化物薄膜材料；沉積結束后，使樣品自然冷卻到室溫，得到镥氫化物薄膜luhx，其中0＜x≤3。
15、本申請的專利技術人出乎意料地發現，將脈沖激光沉積方法用于镥氫化物薄膜材料的制備同時將反應氣體氫氣的壓力控制在合適的范圍，可以制備出各種性質的镥氫化物薄膜材料，如超導性質、金屬性質、半導體性質、絕緣體性質等。
16、本申請的專利技術人還出乎意料地發現，當將脈沖激光沉積時的腔室壓力控制在0＜p≤2×10-4pa時，所制備的镥氫化物薄膜luhx具有超導性質，且在2.5k至3k時存在超導轉變。
17、優選地，在本專利技術所述的方法中，所述镥金屬靶材為多晶單質镥靶。
18、優選地，在本專利技術所述的方法中，所述多晶單質镥靶的純度>99.99％。
19、優選地，在本專利技術所述的方法中，所述基片為(001)取向的laalo3單晶基片或(001)取向的si單晶基片。
20、優選地，在本專利技術所述的方法中，所述步驟(2)中的清洗基片是通過包括如下步驟的方法進行的：將所述基片分別用丙酮和酒精超聲清洗3-5分鐘。
21、優選地，在本專利技術所述的方法中，在步驟(2)之后和步驟(3)之前，所述方法還包括以下步驟：調整基片臺高度使得靶材和基片之間的距離為1.8-4cm；以及對所述薄膜沉積腔室抽真空使得所述薄膜沉積腔室內的真空度高于1×10-6pa。
22、優選地，在本專利技術所述的方法中，所述步驟(3)中的加熱所述基片臺是通過以10-30℃/min的升溫速率將所述基片的溫度加熱至目標溫度500-650℃進行的。
23、優選地，在本專利技術所述的方法中，在步驟(4)之后和步驟(5)之前，所述方法還包括以下步驟：用擋板擋住基片，然后用脈沖激光預濺射處理靶材表面，其中脈沖數為600-1200個。
24、優選地，在本專利技術所述的方法中，所述步驟(5)中的脈沖激光沉積方法是在如下條件下進行的：脈沖激光的能量密度為120-180mj/mm2，激光重復頻率為1-8hz。
25、優選地，在本專利技術所述的方法中，當0＜p≤2×10-4pa時，所制備的镥氫化物薄膜luhx具有超導性質，且在2.5k至3k時存在超導轉變。
26、優選地，在本專利技術所述的方法中，當2×10-4pa＜p≤1×10-3pa時，所制備的镥氫化物薄膜luhx具有金屬性質。
27、優選地，在本專利技術所述的方法中，當1×10-3pa＜p≤1pa時，所制備的镥氫化物薄膜具有半導體性質。
28、優選地，在本專利技術所述的方法中，當1pa＜p≤5pa時，所制備的镥氫化物薄膜具有絕緣體性質。
29、優選地，在本專利技術所述的方法中，制得的镥氫化物薄膜的室溫電阻率隨沉積氣壓p的增大而單調上升，因此合理推測，當p＞5pa時，所制備的镥氫化物薄膜依然具有絕緣體性質。進一步增大氣壓，薄膜沉積過程中的各種狀態參數隨之發生較大變化，將會增加制備成本和難本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種制備镥氫化物薄膜的方法，其包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述镥金屬靶材為多晶單質镥靶；優選地，所述多晶單質镥靶的純度>99.99％；
3.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(2)之后和步驟(3)之前，所述方法還包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述步驟(3)中的加熱所述基片臺是通過以10-30℃/min的升溫速率將所述基片的溫度加熱至目標溫度500-650℃進行的。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(4)之后和步驟(5)之前，所述方法還包括以下步驟：
6.根據權利要求1所述的方法，其中，當0＜P≤2×10-4Pa時，所制備的镥氫化物薄膜LuHX具有超導性質，在2.5K至3K時存在超導轉變。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，當2×10-4Pa＜P≤1×10-3Pa時，所制備的镥氫化物薄膜LuHX具有金屬性質。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，當1×10-3Pa＜P≤1Pa時，所制備的镥氫化物薄膜具有半導體性質。
10.一種權利要求1-9中任一項方法制得的镥氫化物薄膜，其組成由以下化學式表示：LuHX，其中0＜x≤3。
...【技術特征摘要】
1.一種制備镥氫化物薄膜的方法，其包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述镥金屬靶材為多晶單質镥靶；優選地，所述多晶單質镥靶的純度>99.99％；
3.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(2)之后和步驟(3)之前，所述方法還包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述步驟(3)中的加熱所述基片臺是通過以10-30℃/min的升溫速率將所述基片的溫度加熱至目標溫度500-650℃進行的。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(4)之后和步驟(5)之前，所述方法還包括以下步驟：
6.根據權利要求1所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹立新，楊鑫，陳浩鋒，張芷菡，
申請(專利權)人：中國科學院物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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