一种彩色Pr(Sr_0.1Ca_0.9)₂Mn₂O₇薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种利用脉冲沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备彩色Pr(Sr0.1Ca0.9)2Mn2O7薄膜的方法。选用Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基片，通过对沉积过程中激光能量、氧压、沉积速率和脉冲次数的调节，可以合成厚度为40-280nm范围内的Pr(Sr0.1Ca0.9)2Mn2O7薄膜。随着该薄膜厚度的变化，其表面形貌和晶体取向也发生了显著的变化，实现了不同颜色薄膜的制备。该薄膜颜色鲜艳，制备过程无需任何化学染料，是一种无污染的生色途径，在印刷品、纺织品中有着潜在的应用前景。

主权项

一种彩色Pr(Sr0.1Ca0.9)2Mn2O7薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤： (1)采用溶胶‑凝胶法制备Pr(Sr0.1Ca0.9)2Mn2O7靶材，将将纯度为99.9%的Pr6O11、CaCO3、SrCO3和Mn(NO3)2按摩尔比0.17：0.2：1.8：2称量后加入去离子水中，滴加HNO3使其溶解，随后加入适量的络合剂柠檬酸和乙二醇，进行充分搅拌，完全溶解后，放入水浴箱中，在80℃下水浴12小时； (2)将水浴后的凝胶放入干燥箱中，依次在100℃、200℃下分别干燥12、24小时，经研磨后在箱式炉中500℃下烧结5小时，再次研磨后，在 900℃下烧结10小时，再次研磨、压制成片，在1400℃下煅烧10‑58小时，制得Pr(Sr0.1Ca0.9)2Mn2O7靶材；   (3) 选用市场销售的Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基片，依次放到丙酮、无水乙醇、去离子水中进行超声波清洗，晾干后装入脉冲激光沉积系统(PLD‑450a型)的真空腔内； (4)打开真空系统，当真空度低于5Pa后，打开高真空系统，最终真空度达到10‑4Pa，随后将基片温度升至750℃，调节氧压至20Pa； (5) 将靶的自转速度调整到2.5转/分钟，打开电离开关，调节电压为0.1kv，调节基片和靶的距离为5cm，设置激光器频率为1Hz，电压为20kv(能量约为300mJ)，打开激光器，开始沉积薄膜，每连续沉积300次，间隔5分钟，再进行下一次脉冲激光沉积，脉冲沉积总次数300‑9000次，最后原位退火10分钟，关闭激光器、电离和靶自转，使基片温度在原气氛下降到室温，得到彩色的Pr(Sr0.1Ca0.9)2Mn2O7薄膜。