[发明专利]一种在金属镍基片上生长氧化物铁电薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料合成技术领域，具体涉及一种氧化物铁电薄膜材料技术领域。

背景技术

钛酸钡(BaTiO₃)、钛酸锶钡(BST)、锆钛酸铅(PZT)等铁电材料是一种常见的介质材料，它们一般都具介电常数高、热电、压电、非线性光学等性质，被广泛用于电容器、传感器、铁电存储及光学器件等技术领域。早期在氧化物单晶比如钛酸锶(SrTiO₃)、铝酸镧(kaAlO₃)上生长氧化物铁电薄膜已经非常成熟，后来人们发现要将氧化物铁电薄膜为介质材料的各类器件集成在印刷电路板甚至集成电路(IC)上，要求在金属基片上生长氧化物铁电薄膜是不可避免的。近年来，在铂(Pt)、铂银合金(Pt-Ag)、金(Au)等金属基片上生长氧化物铁电薄膜已经有很多报道，但是Pt、Pt-Ag、Au等都是贵金属，使产品成本很难降低，在大规模应用时将是一个非常头痛的问题。因此，尝试在镍(Ni)、铜(Cu)等常见金属上生长氧化物铁电薄膜显得非常有意义。但是Ni、Cu等金属相对Pt、Pt-Ag、Au等金属要活泼，表面极易被氧化。再者，要使氧化物铁电薄膜直接在Ni、Cu等金属基片上结晶也是非常困难的。

在Ni基片上生长氧化镍(NiO)作为过渡层(详情见Z.Yuan，J.Liu，J.Weaver，C.L.Chen，J.C.Jiang，B.Lin and V.Giurgiutiu，A.Bhalla and R.Y.Guo，Ferroelectric BaTiO₃ thin films on Ni metal tapes using NiO as buffer layer，APPLIED PHYSICS LETTERS90，202901(2007))，可降低氧化物铁电薄膜的生长难度。目前NiO都是用热氧化的方法来制备的，需要同时很精确地控制氧化气氛、温度、时间等参量是比较困难的，而且热氧化法要大面积比较均匀地制备NiO是比较困难的，因此造成利用NiO作为过度层制作氧化物铁电薄膜也很困难，不能工业化应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的氧化物铁电薄膜生长困难的缺点，提供了一种在金属镍基片上生长氧化物铁电薄膜的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种在金属镍基片上生长氧化物铁电薄膜的方法，包括如下步骤：

步骤1：将抛光后的镍基片放入强氧化剂溶液中浸泡一定时间后形成一层致密的氧化镍过渡层，然后将镍基片取出清洗并风干；

步骤2：将预先配置好的相应的氧化物高分子混合溶液或溶胶凝胶(sol-gel)溶液滴在步骤1中得到的镍基片上，用甩胶机进行甩胶使溶液均匀分布在镍基片上；

步骤3：对步骤2中得到的镍基片进行烧结处理，烧结后得到位于镍基片上生长的氧化物铁电薄膜。

本发明的有益效果：在本发明中，抛光后的镍基片浸泡于强氧化剂溶液后，很容易在镍基片的表层形成一层稳定的氧化镍可以作为形成氧化物铁电薄膜过渡层，因此可以比较容易和稳定的制作氧化物铁电薄膜，便于工业化生产氧化物铁电薄膜，有效的降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明的方法形成的BaTiO₃/Ni氧化物铁电薄膜的X射线衍射谱。

图2是本发明的方法形成的BaTiO₃/Ni氧化物铁电薄膜的AFM表面形貌图。

图3是本发明的方法形成的BaTiO₃/Ni氧化物铁电薄膜的C-V测量曲线。

图4是本发明的方法形成的BaTiO₃/Ni氧化物铁电薄膜的C-f测量曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明左进一步的说明：一种在金属镍基片上生长氧化物铁电薄膜的方法，包括如下步骤：

步骤1：将抛光后的镍基片放入强氧化剂溶液中浸泡一定时间后形成一层致密的氧化镍过渡层，然后将镍基片取出清洗并风干。本步骤中，强氧化剂溶液可以选择双氧水溶液以及高浓度的浓硫酸、浓硝酸或过硫酸铵溶液，若采用双氧水溶液，其浓度范围在1％-对30％之间。浸泡时间由氧化镍过渡层的厚度决定，浸泡时间越长，厚度越大，浸泡时间的范围可以在0.5到10小时之间根据需要设定。