[发明专利]一种射频溅射制备织构化钛酸锶钡介电陶瓷薄膜的方法

权利要求书

1.一种射频溅射制备(111)织构(Ba_xSr_1-x)TiO₃介电陶瓷薄膜的方法，其特征是包括下列步骤：

(1)、将采用RCA标准清洗工艺洗干净的单晶Si片，放入溅射设备，沉积90-110nm厚的Pt，随后将镀铂的Si片在管式炉中200-500℃退火0.5-1.5小时以作为衬底或直接镀Pt于单晶Si衬底上，并在200-500℃室温空气中退火得到(111)取向的Pt涂覆的Si基衬底最为最终沉积BST薄膜的衬底；

(2)、在溅射设备中采用射频功率预溅射满足化学剂量比Ba+Sr＝1的BST陶瓷靶材20-30小时；

(3)、在Ar∶O₂为1.5-1范围内，总压10-100mTorr，衬底温度为550-700℃，靶和基片的距离为40-80mm的条件下，采用射频溅射法沉积200-240nm厚的(Ba_xSr_1-x)TiO₃介电陶瓷薄膜，溅射完毕后，在总压为2×10³-5×10⁴Pa的氧气气氛下缓慢冷却到室温。

2.根据权利要求1所述的射频溅射制备(111)织构(Ba_xSr_1-x)TiO₃介电陶瓷薄膜的方法，其特征是：

(1)、将采用RCA标准清洗工艺洗干净的单晶Si片，放入溅射设备，沉积95-105nm厚的Pt，随后将镀铂的Si片在管式炉中200-500℃退火0.75-1.2小时以作为衬底或直接镀Pt于单晶Si衬底上，并在200-500℃室温空气中退火得到(111)取向的Pt涂覆的Si基衬底最为最终沉积BST薄膜的衬底；

(2)、在溅射设备中采用射频功率预溅射满足化学剂量比Ba+Sr＝1的BST陶瓷靶材22-26小时；

(3)、在Ar∶O₂为1.5-1范围内，总压10-100mTorr，衬底温度为550-700℃，靶和基片的距离为40-80mm的条件下，采用射频溅射法沉积210-230nm厚的(Ba_xSr_1-x)TiO₃介电陶瓷薄膜，溅射完毕后，在总压为2×10³-5×10⁴Pa的氧气气氛下缓慢冷却到室温。

3.根据权利要求1或2所述的射频溅射制备(111)织构(Ba_xSr_1-x)TiO₃介电陶瓷薄膜的方法，其特征是：

(1)、将采用RCA标准清洗工艺洗干净的单晶Si片，放入溅射设备，沉积100nm后的Pt，随后将镀铂的Si片在管式炉中200-500℃退火1小时以作为衬底或直接镀Pt于单晶Si衬底上，并在200-500℃室温空气中退火得到(111)取向的Pt涂覆的Si基衬底最为最终沉积BST薄膜的衬底；

(2)、在溅射设备中采用射频功率预溅射满足化学剂量比Ba+Sr＝1的BST陶瓷靶材24小时；

(3)、在Ar∶O₂为1.5-1范围内，总压10-100mTorr，衬底温度为550-700℃，靶和基片的距离为40-80mm的条件下，采用射频溅射法沉积220nm厚的(Ba_xSr_1-x)TiO₃介电陶瓷薄膜，溅射完毕后，在总压为2×10³-5×10⁴Pa的氧气气氛下缓慢冷却到室温。

4.根据权利要求1或2所述的射频溅射制备(111)织构(Ba_xSr_1-x)TiO₃介电陶瓷薄膜的方法，其特征是所述陶瓷靶材的制作方法包括下列步骤：

(1)、按照化学计量比称量纯度为99.9％的BaTiO₃和SrTiO₃(摩尔比为Ba+Sr＝1)粉末，在两种粉末的混合物中添加适量乙醇或者丙酮，然后进行球磨，转速为100-250转/分钟，时间18-24小时，使两种粉末混合均匀；

(2)、将步骤(1)中所得的混合粉末进行干燥处理，1100℃预烧结4-6个小时，使BaTiO₃和SrTiO₃形成(Ba_xSr_1-x)TiO₃固溶体，将预烧得到的粉体用研钵研磨，并添加粘合剂聚乙烯醇，干燥，并过80或100目筛网；

(3)、采用10-35Mpa的压力将上述步骤(2)的粉末压制成薄片，直径为72毫米，厚度为3-5毫米的薄片，将预烧得到的粉体放入Al₂O₃坩埚，将压制好的薄片放入，并用(Ba_xSr_1-x)TiO₃固溶体粉体覆盖薄片，盖上陶瓷坩埚盖，随后将坩埚放入马弗炉中，以2-5℃/分钟的升温速率从室温缓慢升至1400℃，烧结4-6小时，再以2-5℃/分钟的降温速率降至室温，得到BST陶瓷靶材。