[发明专利]PZT-ZnO薄膜

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种PZT-ZnO薄膜。

背景技术

由铁电薄膜和微电子技术相结合而发展起来的集成铁电学已成为当前国际新材料研究十分活跃的领域,薄膜异质结构是集成铁电、压电器件的核心,是提高集成器件性能及开发新器件的关键。

钙钛矿结构的锆钛酸铅(PZT)薄膜具有优越的铁电、介电、压电、热释电、电光、声光效应以及能够与半导体技术兼容等特点，是铁电、压电器件常用的薄膜材料。但是PZT薄膜膜结构存在一定的问题严重制约了其应用;而ZnO是一种具有压电和光电特性的半导体材料,其六角形纤锌矿结构适合于高质量的定向外延薄膜的生长。为了提高PZT薄膜的性能可以尝试将两者进行复合。

发明内容

本发明提出了一种PZT-ZnO薄膜，具体实施步骤为：基底上先利用射频磁控溅射法制备ZnO薄膜，然后在掺杂ZnO薄膜上制备PZT薄膜，低温烧结后得到CNT-ZnO透明导电复合薄膜，具体包括以下步骤：

步骤1 ：将基底依次用洗洁精水溶液、碱水溶液、酸溶液、无水乙醇和去离子水清洗干净；

步骤2 ：将无水醋酸锌、六水氯化铝、乙醇胺和乙二醇甲醚在60℃搅拌混合均匀后再在室温下陈化12h得到溶胶A；

步骤3：醋酸铅、硝酸氧锆以及钛酸丁酯在60℃搅拌混合均匀后得到溶胶B；

步骤4 ：将步骤2 得到的溶胶A 采用射频磁控溅射步骤1 清洗得到的基底上6h得到薄膜，再将薄膜进行热处理，热处理温度为600℃，保温时间15min，然后自然冷却得到掺杂ZnO薄膜；

步骤5：将步骤3 得到的溶液B 涂布到步骤4得到的掺杂ZnO薄膜上得到薄膜，再将薄膜进行热处理，空热处理温度为600℃，保温时间15min，得到掺杂PZT-ZnO薄膜。

进一步优化，碱水溶液为OH^-的摩尔浓度为0.005mol/L的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。

进一步优化，酸溶液为H⁺的摩尔浓度为0.005mol/L的盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液。

本发明的优异效果是：膜结构完整、致密，且导电性能良好。

具体实施方式

接下来对本发明的实施方式做具体说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

步骤1：清洗玻璃基片，将玻璃基片按照下面顺序依次超声清洗15min，洗洁精水溶液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、无水乙醇和去离子。

步骤2：将无水醋酸锌、六水氯化铝、乙醇胺和乙二醇甲醚搅拌混合均匀，其中六水氯化铝为掺杂组分，Al³⁺和Zn²⁺的物质的量之比为0.01:1，c(Zn ²⁺) = 0.5mol/L，乙醇胺的物质的量与无水醋酸锌的物质的量相同，加热至60℃搅拌3h，之后在室温下陈化12h得到溶胶A；

步骤3：首先，按照醋酸铅、硝酸氧锆、钛酸丁酯将醋酸铅以1:0.52：0.48物质的量比，称取原料，并醋酸铅、硝酸氧锆溶于50ml的蒸馏水中，在磁力搅拌器中搅拌0.5h形成先驱体溶液；其次，以15%的质量浓度配置出钛酸丁酯的乙二醇溶液；再次，将钛酸丁酯的乙二醇溶液倒入先驱体溶液在磁力搅拌器中持续搅拌2h形成PZT溶胶；最后，将PZT溶胶烘干形成干凝胶，干凝胶在800℃条件下煅烧2h形成PZT。

步骤4 ：将步骤2 得到的溶胶A 采用射频磁控溅射步骤1 清洗得到的基底上6h得到薄膜，再将薄膜进行热处理，热处理温度为600℃，保温时间15min，然后自然冷却得到掺杂ZnO薄膜；

步骤5：将步骤3 得到的溶液B 涂布到步骤4得到的掺杂ZnO薄膜上得到薄膜，再将薄膜进行热处理，空热处理温度为600℃，保温时间15min，得到掺杂PZT-ZnO薄膜。