[发明专利]缓冲层诱导织构铁电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁电薄膜的制备方法。

背景技术

弛豫铁电陶瓷是功能陶瓷中一类十分引人注目的材料，随着电子信息技术的高速发展，对多层陶瓷电容器、陶瓷微位移器和驱动器以及微电光机械等的需求与日俱增，这是目前弛豫铁电陶瓷得以迅速发展的主要原因和背景。另外，随着铁电存储技术、微光-电子机械和铁电集成电子学的发展，铁电薄膜的制备和应用的研究已经成为当前新材料研究中的一个十分重要和活跃的领域。在铁电薄膜的研究过程中，人们发现电极对薄膜的性能有极大的影响，现有多采用Pt电极作为缓冲层，但Pt电极的抗疲劳特性差，导致现有的铁电薄膜性能差。

发明内容

本发明的目的为了解决现有方法制备得到的铁电薄膜性能差的问题，而提供了一种缓冲层诱导织构铁电薄膜的制备方法。

本发明缓冲层诱导织构铁电薄膜的制备方法按照以下步骤进行：一、按照重量份数比将1.6～2份的硝酸镧、1～1.2份的乙酸镍和10～30份的乙二醇甲醚混合，然后搅拌加热至完全溶解；即得到LaNiO₃缓冲层溶胶；二、将缓冲层溶胶滴加到基片上，以1000～2000r/min旋涂5～15s，再以3500～4500r/min旋涂15～25s后在300～450℃条件保温4～5min，然后在600～800℃条件下退火5～15min，冷却至室温即为缓冲层薄膜；三、将铁电氧化物溶胶滴加到缓冲层薄膜上，以1000～2000r/min旋涂5～15s，再以3500～4500r/min旋涂15～25s后在300～450℃条件保温4～5min，然后在600～800℃条件下退火5～15min，冷却至室温即为铁电薄膜。

本发明方法步骤三中铁电薄膜溶胶为Pb(ZrxTi_(1-x))O₃铁电薄膜溶胶或(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)-xPbTiO₃铁电薄膜溶胶；Pb(ZrxTi_(1-x))O₃中0＜x＜1，(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)-xPbTiO₃中0＜x＜1。

本发明利用LaNiO₃导电氧化物作为缓冲层来制备铁电薄膜，LaNiO₃导电氧化物电极中的氧可以扩散到铁电薄膜与电极的接触界面，减少了氧空位在界面处的形成和积累，提高了铁电薄膜抗疲劳特性，从本发明制作得到的铁电薄膜的XRD图谱上可以看出，除了基片的Pt(111)和Pt(200)衍射峰外，制备的铁电薄膜沿(100)晶向择优取向生长，具有强的织构性，铁电薄膜的介电性和压电性能好；本发明的制作工艺简单，制作得到的铁电薄膜膜厚均匀一致，且表面没有裂纹，致密性好，本发明制作得到的铁电薄膜性能好，本发明中可用YBa₂Cu₃O_7-x、SrRuO₃或La_xSr_1-xCO₃替代LaNiO₃导电氧化物作为缓冲层，同样可以诱导得到铁电薄膜。本发明制作得到的铁电薄膜可与硅技术等集成器件兼容，应用前景好。

附图说明

图1为具体实施方式十四制作得到的铁电薄膜的XRD图谱；图2为具体实施方式十四LaNiO₃缓冲层薄膜的SEM表面照片；图3为具体实施方式十四制作得到的铁电薄膜的SEM表面照片。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式缓冲层诱导织构铁电薄膜的制备方法按照以下步骤进行：一、按照重量份数比将1.6～2份的硝酸镧、1～1.2份的乙酸镍和10～30份的乙二醇甲醚混合，然后搅拌加热至完全溶解；即得到LaNiO₃缓冲层溶胶；二、将缓冲层溶胶滴加到基片上，以1000～2000r/min旋涂5～15s，再以3500～4500r/min旋涂15～25s后在300～450℃条件保温4～5min，然后在600～800℃条件下退火5～15min，冷却至室温即为缓冲层薄膜；三、将铁电氧化物溶胶滴加到缓冲层薄膜上，以1000～2000r/min旋涂5～15s，再以3500～4500r/min旋涂15～25s后在300～450℃条件保温4～5min，然后在600～800℃条件下退火5～15min，冷却至室温即为铁电薄膜。