[发明专利]紫外感光钙锰氧溶胶及其薄膜微细图形的制备方法

说明书

本发明公开了一种紫外感光钙锰氧溶胶及其薄膜微细图形的制备方法。本发明将Ca(NO₃)₂·4H₂O、Mn(CH₃COO)₂·4H₂O和2,2′‑联吡啶分别配制为甲醇溶液，再按比例混合，加入丙烯酸，定容、陈化后，得紫外感光CaMn₇O₁₂溶胶；再利用紫外感光CaMn₇O₁₂溶胶，通过浸渍提拉法在基板上制备凝胶薄膜，经干燥、曝光、溶洗、热处理，得CaMn₇O₁₂薄膜微细图形。本发明CaMn₇O₁₂是单相多铁材料，具有强的磁电耦合效应，其溶胶在298nm处有较强吸收峰，浸渍提拉法获得紫外感光CaMn₇O₁₂凝胶薄膜，薄膜厚度易控制，尺寸较大，轮廓清晰，结构规整，薄膜没有污染，性能稳定。

技术领域

本发明属于新型信息存储及多功能电子设备制备技术领域，具体涉及一种紫外感光钙锰氧溶胶，还涉及使用紫外感光钙锰氧溶胶制备薄膜微细图形的方法。

背景技术

起源于钙钛矿家族结构体系的钙锰氧(CaMn₇O₁₂)是一种单相多铁性材料，既具有铁电性，又具有铁磁性。因其具有高的铁电临界温度(90K)、大的自发铁电极化强度(2870μC/m²)、较强的本征磁电耦合效应、以及本身特殊的磁电物理机制，使其成为材料科学研究的热点。CaMn₇O₁₂作为具有较强磁电效应的单相多铁性材料，对于发展基于铁电-磁性集成效应的新型信息存储处理及磁电器件等方面提供了巨大的潜力，特别是在信息存储、微波领域、高压输电线路的电流测量、多功能电子设备如传感器、制动器、感应器、转化器等都提供了广阔的应用前景。

单一设备小型化是当代新型功能器件对材料科学提出的新要求。将单相多铁性材料CaMn₇O₁₂应用于微电子器件领域，关键就是要对其进行微细加工，功能器件微细加工的方法包括光刻胶-化学刻蚀法、等离子体刻蚀法、聚焦离子束刻蚀法、电子束直写法、纳米压印法等，而这些方法存在加工设备昂贵，工艺过程复杂，材料性能不稳定，不宜规模化制膜等诸多缺点。

紫外感光溶胶凝胶法制备薄膜微细图形是一种有前途的加工工艺，其加工过程就是在前驱体溶胶中加入化学修饰剂，其与某些金属离子配位形成螯合结构，在紫外光照射下，这种结构迅速瓦解，造成在有机溶剂中的溶解性发生变化，利用这种溶解性的差异，可以制得与掩模板负相一致的微细图形。该法无需使用光刻胶，设备投资小，工艺简单，制备的薄膜微细图形轮廓清晰、结构规整。目前，有关利用紫外感光溶胶凝胶法制备CaMn₇O₁₂薄膜微细图形的文献及专利还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供紫外感光钙锰氧溶胶的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1：将Ca(NO₃)₂·4H₂O加入至无水甲醇中，室温下搅拌均匀，得A溶液；

将Mn(CH₃COO)₂·4H₂O加入至无水甲醇中，室温下搅拌至完全溶解，得B溶液；

将2,2′-联吡啶溶于无水甲醇中，得C溶液；

步骤2：按A溶液、B溶液和C溶液中Ca²⁺：Mn²⁺：2,2′-联吡啶的摩尔比为1：7：3.5～7，将A溶液、B溶液和C溶液均匀混合，然后加入丙烯酸，室温搅拌30～40min，加入适量无水甲醇调节至总金属离子浓度为0.4～0.6mol/L，陈化后，得紫外感光CaMn₇O₁₂溶胶。