[发明专利]一种铁电氧化钒复合薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种铁电氧化钒复合薄膜，其特征在于：该铁电氧化钒复合薄膜是由金属铌或铌基铁电材料薄膜与氧化钒薄膜复合而成的铌基铁电-氧化钒双层复合薄膜，其中，氧化钒薄膜沉积在MEMS结构晶圆上，金属铌或铌基铁电材料薄膜沉积在氧化钒薄膜上。

2.根据权利要求1所述的一种铁电氧化钒复合薄膜，其特征在于：所述氧化钒为钒氧化合物中的一种或多种，其分子式为VOx，X满足1≤X≤2.5；所述铌基铁电材料为铌酸盐中一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种铁电氧化钒复合薄膜，其特征在于：所述铌酸盐为铌酸锂、铌酸钾、铌酸钠钾、铌酸锶钡、镁铌酸铅、钽铌酸钾。

4.根据权利要求1所述的一种铁电氧化钒复合薄膜，其特征在于：所述氧化钒薄膜的厚度为150～300nm,所述金属铌或铌基铁电材料薄膜的厚度为10～15nm，所述双层复合薄膜的厚度为160～315nm；所述复合薄膜的电阻温度系数为3.8～4.2%/K。

5.一种铁电氧化钒复合薄膜的制备方法，其特征在于:由以下步骤：

① 将洁净的衬底装入溅射腔室；

② 在衬底表面沉积一层氧化钒薄膜；

③ 在氧化钒薄膜上沉积一层金属铌或铌基铁电材料薄膜；

④ 对所沉积的复合薄膜进行退火处理。

6.根据权利要求5所述的一种铁电氧化钒复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述衬底是MEMS结构晶圆中的氮化硅或者二氧化硅层；所述氧化钒薄膜为钒氧化合物中的一种或多种，其分子式为VOx，X满足1≤X≤2.5；所述铌基铁电材料为铌酸盐中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种铁电氧化钒复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述铌酸盐为铌酸锂、铌酸钾、铌酸钠钾、铌酸锶钡、镁铌酸铅、钽铌酸钾。

8.根据权利要求5所述的一种铁电氧化钒复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤②中采用的沉积方法是磁控溅射法，具体工艺条件是：磁控溅射腔室真空度为5×10^-4 Pa,脉冲直流电源的脉冲频率调制为100~350KHz,占空比为50~95%，功率为200~350W，腔压为0.5~1.5Pa，高纯度氩气和氧气比例为100:0.5~3.5，溅射时间为10~15分钟，所用金属钒靶纯度为99.95%，生成的氧化钒薄膜厚度为150~300nm。

9.根据权利要求5所述的一种铁电氧化钒复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤③中采用的沉积方法是磁控溅射法，具体工艺条件是：磁控溅射腔室真空度为5×10^-4 Pa,脉冲直流电源的脉冲频率调制为100~350KHz,占空比为50~95%，功率为200~350W，通高纯度氩气使腔压达到0.5~1.5Pa，溅射时间为1分钟，所用金属铌或铌基铁电材料靶纯度为99.95%,生成的金属铌或铌基铁电材料薄膜厚度为10~15nm。

10.根据权利要求5所述的一种铁电氧化钒复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤④中对所沉积的复合薄膜进行退火处理，退火工艺条件为：采用真空退火，真空度为5×10^-4Pa,温度为300~320℃，退火时间为3~4小时。

11.根据权利要求5至10任意一项所述的一种铁电氧化钒复合薄膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法采用定制的多腔体磁控溅射设备完成，步骤②在钒靶腔室完成，步骤③在铌基铁电靶腔室完成，钒靶腔室和铌基铁电靶腔室通过隔离门隔开，样品的转移通过机器手完成。