[发明专利]前驱体时间分隔式制备铝酸铋薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铋基氧化物薄膜材料，具体地说是一种BiAlO₃铁电薄膜材料及其制备方法。

背景技术

近来人们发现铋基铁电材料如铁酸铋(BiFeO₃)、钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)、铝酸铋(BiAlO₃)等钙钛矿或赝钙钛矿结构的铁电氧化物具有漏电小、抗疲劳特性强、介电常数大以及对环境友好等特点而备受关注。近年来，人们对铁酸铋(BiFeO₃)和钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂)的设计、制备、物理化学性质及在生产和生活中的应用有了普遍的认识和理解，2005年Baettig等人从理论上预言了铝酸铋(BiAlO₃)同样具有优异的铁电性能，然而目前人们对铝酸铋(BiAlO₃)材料的制备技术还极为缺乏，仅有报导采用高温高压固相反应法(压强在GPa量级、温度为一千多摄氏度)制备得到铝酸铋(BiAlO₃)的块体材料，而这样高温、高压生产条件，显然不适合运用于微电子行业进行器件、集成电路的生产，其块体材料也无法应用于越来越微型化、集成度越来越高的微电子领域，而适用于微电子领域的铝酸铋薄膜的制备工艺尚未有报导。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种可精确控制薄膜厚度的时空分离式自限制性表面吸附反应制备的BiAlO₃薄膜材料的方法。实现本发明目的具体技术方案是：

一种BiAlO₃薄膜材料的制备方法，采用专门设计的装置来完成，所述装置具有如下的特征：

包括有铋前驱体源1、铋前驱体管路手动阀K1、铋前驱体管路自动阀AK1、铋前驱体载气管路质量流量控制器MFC1、铝前驱体源2、铝前驱体管路手动阀K2、铝前驱体管路自动阀AK2、铝前驱体载气管路质量流量控制器MFC2、氧前驱体源3、氧前驱体管路手动阀K3、氧前驱体管路自动阀AK3、氧前驱体载气管路质量流量控制器MFC3、惰性气体源4、惰性气体管路手动阀K4、真空反应腔、真空泵、真空泵进气口自动阀门AK4、设备控制器，真空反应腔中设有电加热器和温度传感器，设备控制器可以是PLC、单片机系统、计算机或专门设计的电路系统；铋前驱体源1、铝前驱体源2、氧前驱体源3的容器均设有电加热器和半导体制冷器；

铋前驱体源1的出口通过气体管路依次连接到铋前驱体管路手动阀K1、铋前驱体管路自动阀AK1、真空反应腔，铝前驱体源2的出口通过气体管路依次连接到铝前驱体管路手动阀K2、铝前驱体管路自动阀AK2、真空反应腔，氧前驱体源3的出口通过气体管路依次连接到氧前驱体管路手动阀K3、氧前驱体管路自动阀AK3、真空反应腔，惰性气体源4的出口通过气体管路连接到惰性气体管路手动阀K4，再通过分支管路分别连接到铋前驱体载气管路质量流量控制器MFC1、铝前驱体载气管路质量流量控制器MFC2、氧前驱体载气管路质量流量控制器MFC3，铋前驱体载气管路质量流量控制器MFC1的出口通过三通连接件连接在铋前驱体管路自动阀AK1与真空反应腔之间的气体管路上，铝前驱体载气管路质量流量控制器MFC2的出口通过三通连接件连接在铝前驱体管路自动阀AK2与真空反应腔之间的气体管路上，氧前驱体载气管路质量流量控制器MFC3的出口通过三通连接件连接在铋前驱体管路自动阀AK3与真空反应腔之间的气体管路上，真空反应腔的出口通过管路依次连接到真空泵进气口自动阀门AK4、真空泵的进气口；

铋前驱体源1、铋前驱体管路自动阀AK1、铋前驱体载气管路质量流量控制器MFC1、铝前驱体源2、铝前驱体管路自动阀AK2、铝前驱体载气管路质量流量控制器MFC2、氧前驱体源3、氧前驱体管路自动阀AK3、氧前驱体载气管路质量流量控制器MFC3、真空反应腔、真空泵、真空泵进气口自动阀门AK4、真空反应腔中的电加热器、温度传感器、所述容器的电加热器和半导体制冷器均通过电缆连接到设备控制器均通过电缆连接到设备控制器，由设备控制器集中控制各自的工作状态；

温度传感器的采集数据通过电缆传输给设备控制器，以实现温度的PID控制(比例-积分-微分控制)，可以使真空反应腔的温度迅速、准确地达到设定的温度值；

铋前驱体管路手动阀K1、铝前驱体管路手动阀K2、氧前驱体管路手动阀K3、惰性气体管路手动阀K4均由操作人员手动打开，不受控制器所控制，这种设计可以确保安全；