[发明专利]一种Bi3.2Nd0.8Ti3O12铁电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种Bi_3.2La_0.8Ti₃O₁₂铁电薄膜的制备方法。

背景技术

Bi_3.2Nd_0.8Ti₃O₁₂铁电薄膜具有电极化强度大和抗疲劳的特点。是永久随机存取记忆(NVRAM)和动态随机存取记忆(DRAM)中的具有潜在应用价值的一类很重要的电子材料。在这些应用中，要求薄膜有低的矫顽场、高的剩余极化、低的漏电流和低的极化疲劳。锆钛酸铅(PZT)薄膜有大的剩余极化但抗疲劳性能差。钛酸钡、钛酸锶钡铁电薄膜有较好的抗疲劳性能但剩余极化等性能较差。Smolenskii等(Wang H.，Ren M.F.，Effects ofOrientated Growthon Properties of Ag/Bi₄Ti₃O₁₂/p-Si Heterostructure Prepared by Sol-gel Methodwith Rapid Thermal Annealing Techniques，J.Mat.Sci.：Mat.In Eletronics，2005，16，209-213)发现铋层钙钛矿结构陶瓷(SrB i₂Ta₂O₉、SrBi₂NbTaO₉、SrB i₄Ta₄O₁₅和Bi₄Ti₃O₁₂等)具有铁电性和有高的居里温度和大的抗疲劳性能。但他们的薄膜材料的剩余极化强度则相对较低。为了利用Bi₄Ti₃O₁₂铁电材料的高居里温度和大剩余极化的优点克服易疲劳特点，研究发现镧、钕、钐]和钇离子部分取代铋离子进入铋层可以改善薄膜的电极化性能，显著提高抗疲劳性能。只是一些研究认为离子Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的电极化方向为a-轴，在另一些研究中则认为离子掺杂Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的电极化方向在c-轴。但大量的文献数据表明所谓的取向实际上是间接的或几种取向同时存在只是某取向上的取向度较大。在电极化方向上增大取向度意味着增大电极化强度。因此，为了研究该类薄膜的电极化发现和获得大电极化强度的薄膜，有必要制备两种取向的高取向度薄膜，研究获得各种取向薄膜的工艺条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单的Bi_3.2Nd_0.8Ti₃O₁₂铁电薄膜的制备方法，按本发明的制备方法能够制备出高a-取向和高c-取向的单取向薄膜。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)制备先驱体溶液：

首先，按Bi_3.2Nd_0.8Ti₃O₁₂化学式分别取硝酸铋或乙酸铋，硝酸钕和钛酸丁酯或钛酸四丁酯，然后将硝酸铋或乙酸铋和硝酸钕溶解于冰乙酸中得到溶液A，再向溶液A中加入溶液A中硝酸铋或乙酸铋质量5～10％的硝酸铋或乙酸铋之后用盐酸调节pH＜3得溶液B；

其次，将钛酸丁酯或钛酸四丁酯溶于冰乙酸中得到溶液C，再向溶液C中加入乙酰丙酮得到溶液D；

最后，将溶液B和溶液D混合，再向混合溶液中加入乙二醇和柠檬酸后用冰乙酸调节混合溶液的浓度至金属离子Ti⁴⁺的摩尔浓度至金属离子Ti⁴⁺的摩尔浓度为0.01mol/l得到先驱体溶液，先驱体溶液中金属离子∶乙二醇∶柠檬酸∶乙酰丙酮＝1∶(1～4)∶(1～2)∶0.1；

2)涂膜：采用浸涂或旋涂工艺将先驱体溶液涂敷在基片上，每次涂敷后将其在120-150℃干燥，反复上述的涂敷和干燥过程直至得到要求厚度的薄膜；

3)退火：