[发明专利]一种铜掺杂钛酸钡/镍锌铁氧体复相薄膜材料及制备方法

权利要求书

1. 一种铜掺杂钛酸钡/镍锌铁氧体复相薄膜材料，其特征在于，该薄膜由钛酸钡、铜掺杂的镍锌铁氧体两相复合而成，表达为Cu 掺杂 xBaTiO₃-(1-x) Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄，其中x =0.2~0.8，且Cu掺入镍锌铁氧体中取代Ni, Cu在Ni晶格位置的占比为20~30%；所述的薄膜在Si(111)基板上生长，且其中镍锌铁氧体晶相沿（111）面取向生长。

2.如权利要求1所述的铜掺杂钛酸钡/镍锌铁氧体复相薄膜材料，其特征在于，所述的两相的晶粒呈均匀致密分布，晶粒尺度为30~70nm。

3. 一种制备如权利要求1所述的铜掺杂钛酸钡/镍锌铁氧体复相薄膜材料的方法，其特征在于，采用射频磁控溅射方法，以xBTO-(1-x)NZFO、x = 0.2~0.8为靶材，并在靶材外侧增加一个下端开有窗口的铜外罩，靶材直径为56mm，铜外罩的窗口直径为45mm，铜外罩下端离靶材的距离为16mm，在Si(111)基板上沉积制得铜掺杂钛酸钡/镍锌铁氧体复相薄膜。

4.根据权利要求3所述的一种铜掺杂钛酸钡/镍锌铁氧体复相薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a. 将单晶Si(111)基板在去离子水进行初步清洗，再置于氢氟酸中浸泡10~30min，然后放入丙酮中超声10~15min，接着在无水乙醇超声10~15min，最后用氮气吹干，得到溅射用的单晶Si(111)基板；

b. 溅射具体的工艺参数为：以xBTO-(1-x)NZFO靶材，并在经步骤a处理的单晶Si（111）基板上进行，溅射总气压为0.6Pa，氩气和氧气的流量分别为15sccm和10sccm，溅射功率180W，基板温度为室温，溅射时间为100-260min，在单晶Si（111）基板上获得含有Cu的非晶态xBTO-(1-x)NZFO膜层，其中Cu掺入量为Cu/(Cu+Ni)摩尔比0.2~0.3；

c. 将步骤b得到的沉积于单晶Si（111）基板上含有Cu的非晶态薄膜在马弗炉中空气气氛下进行热处理，先以5℃/min的速率从室温升温至600~700℃，保温2h；再以10~15℃/min的速率升温至900-960℃，保温2h，然后随炉冷却至室温，在单晶Si（111）基板上获得铜掺杂钛酸钡/镍锌铁氧体复相薄膜材料，其中镍锌铁氧体晶相沿（111）面取向生长。