[发明专利]一种镍酸镧导电薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种镍酸镧导电薄膜，化学组成为LaNi_1+δO₃，其中，0＜δ≤0.15。本发明通过控制LaNi_1+δO₃的化学计量比得到了电学性能不受应变影响的镍酸镧导电薄膜，根据实施例的记载，本发明在改变LaNi_1+δO₃的化学计量比后，在保证了可以消除应变对电阻率的不利影响的同时，还不会影响镍酸镧导电薄膜的相成分和有利于降低镍酸镧导电薄膜的电阻率。本发明还提供了镍酸镧导电薄膜的制备方法，以及所述镍酸镧导电薄膜作为电极材料的应用。

技术领域

本发明涉及导电薄膜材料技术领域，尤其涉及一种镍酸镧导电薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

目前，铁电陶瓷由于具有优良的铁电、压电、光电和介电性能，使其在铁电存储器、薄膜电容器和微机电系统等领域得到了广泛的应用。在集成铁电器件中，一般使用金属Pt作为铁电薄膜的底电极材料。然而，在Pt电极上制备的铁电薄膜存在着明显的极化疲劳现象。为此，人们用导电金属氧化物(如：LaNiO₃、LaSrMnO₃或YBa₂Cu₃O₇等)代替金属Pt作为电极材料以改善铁电薄膜的极化疲劳特性。在导电性金属氧化物中，钙钛矿相结构的镍酸镧(LaNiO₃)薄膜以其良好的化学稳定性和金属导电性，成为首选的金属氧化物电极材料；另外，其晶格常数与Pb(Zr_xTi_1-x)O₃等铁电薄膜的晶格常数非常接近，可以用作种晶层控制铁电薄膜的晶体择优取向，达到优化铁电薄膜的微结构和电学性能的目的。

但是，LaNiO₃的导电性主要来源于O_2p和Ni_3d价带之间的杂化耦合，因而Ni-O-Ni键长和键角的变化会影响二者的杂化程度，因此当LaNiO₃薄膜中存在应变时，薄膜晶格常数的变化会引起Ni-O-Ni键长和键角的变化，从而导致LaNiO₃电学性能发生显著变化。对LaNiO₃薄膜而言，应变的来源主要有两个方面：一是薄膜与基片的晶格常数不匹配，导致外延应变；二是薄膜与基片的热膨胀系数不匹配，导致热应变。同时，前期的研究结果显示，张应变下LaNiO₃薄膜的键长增大，键角减小，室温电阻率升高，这对其在电极方面的应用是极其不利的，因此，低电阻率LaNiO₃薄膜的获得仍然受限于基片的选择和应变状态的变化。当前电子器件行业仍然以Si和SrTiO₃基片为主，沉积在上述基片上的LaNiO₃薄膜主要受到张应变的影响。因此如何消除张应变对LaNiO₃薄膜导电性能的不利影响是促进其应用的关键之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不受应变影响的LaNiO₃导电薄膜及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种镍酸镧导电薄膜，化学组成为LaNi_1+δO₃，其中，0＜δ≤0.15。

优选的，所述δ的取值范围为0.05≤δ≤0.10。

本发明还提供了所述镍酸镧导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将La源与Ni源混合后进行压制，得到靶材前驱体；

将所述靶材前驱体进行煅烧，得到镍酸镧靶材；

采用脉冲激光沉积法将所述镍酸镧靶材进行沉积，得到薄膜前驱体；

将所述薄膜前驱体进行退火处理，得到镍酸镧导电薄膜。