[发明专利]柔性玻璃上溅射沉积压电薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种柔性玻璃上溅射沉积压电薄膜的方法。该方法包括：S1、将清洗后的柔性玻璃紧贴在磁控溅射镀膜机的真空腔中的基片冷却装置的表面；S2、之后抽真空至真空度达到10^‑7～10^‑3Pa；S3、采用原子层沉积方法在所述柔性玻璃的表面沉积ZnO或者AlN纳米级别的薄膜得到镀膜柔性玻璃；S4、向所述真空腔中动态地通入工作气体，所述工作气体总压强为0.2～10Pa；S5、启动磁控溅射源，在所述镀膜柔性玻璃上反应溅射沉积压电薄膜，之后向磁控溅射镀膜机真空腔中放入大气，取出样品。本发明实现了在柔性玻璃上溅射沉积压电薄膜。

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，尤其涉及一种柔性玻璃上溅射沉积压电薄膜的方法。

背景技术

压电薄膜由于具有压电性能在声表面波(SAW)和体声波(FBAR)传感器以及滤波器领域具有广泛的应用场景。传统制备压电薄膜都是基于硬性衬底材料，如金刚石衬底、铝酸锂衬底、蓝宝石衬底硅片等。在硬质衬底上制备压电薄膜，然后制备声波器件，不能适用于柔性电子、曲面监测等需求。

近年来浙江大学提出在柔性聚合物衬底上制备ZnO压电薄膜，然后制备柔性SAW器件，并成功应用于柔性湿度、温度、紫外以及应力应变传感器。相较于传统硬质衬底的压电薄膜SAW器件，柔性衬底压电薄膜SAW器件重量更轻，并且可以贴于弯曲曲面传感。但是柔性聚合物衬底具有吸声效应，所以制备的柔性SAW器件传输信号(S21)幅度不大，只有25dB(Sci.Rep.3,2140(2013).https://doi.org/10.1038/srep02140)，限制了高性能柔性传感和应用；另外由于信号幅度不够大，基于聚合物压电薄膜的柔性SAW很难驱动微流控，限制其在柔性片上实验室应用。为此迫切需要在既能柔性又不吸声的材料上沉积高性能高c轴取向压电薄膜，以满足SAW器件柔性传感和柔性微流控需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何在柔性玻璃上溅射沉积压电薄膜。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种柔性玻璃上溅射沉积压电薄膜的方法。

一种柔性玻璃上溅射沉积压电薄膜的方法，包括以下步骤：

S1、将清洗后的柔性玻璃紧贴在磁控溅射镀膜机的真空腔中的基片冷却装置的表面；

S2、之后抽真空至真空度达到10^-7～10^-3Pa；

S3、采用原子层沉积方法在所述柔性玻璃的表面沉积ZnO或者AlN纳米级别的薄膜得到镀膜柔性玻璃；

S4、向所述真空腔中动态地通入工作气体，所述工作气体总压强为0.2～10Pa；

S5、启动磁控溅射源，在所述镀膜柔性玻璃上反应溅射沉积压电薄膜，之后向磁控溅射镀膜机真空腔中放入大气，取出样品。

优选地，在步骤S4中，所述工作气体为反应气体和氩气的混合物，所述反应气体与氩气的质量摩尔比为0.3～2:1。

优选地，在步骤S4中，所述反应气体为氧气。

优选地，在步骤S3中，所述镀膜柔性玻璃中所镀膜的厚度为0-30nm。

优选地，在步骤S5中，在所述镀膜柔性玻璃上反应溅射沉积压电薄膜的厚度为200nm-6um。

优选地，在步骤S5中，所述压电薄膜为ZnO薄膜、AlN薄膜、V掺杂ZnO薄膜、Sc掺杂AlN薄膜和Er掺杂AlN薄膜中的一种。

优选地，在步骤S5中，所述磁控溅射源为平面靶磁控溅射源、柱型靶磁控溅射源、S-枪磁控溅射源以及它们的孪生靶中的一种。