[发明专利]一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器，其特征在于，包括硅基底、设置于所述硅基底表面的过渡层、设置于所述过渡层表面的缓冲层和设置于所述缓冲层表面的0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜，所述过渡层为钛层，所述缓冲层为Pt层。

2.根据权利要求1所述的一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器，其特征在于，所述0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜的厚度为460～490nm。

3.根据权利要求1所述的一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器，其特征在于，所述Pt层为(111)取向。

4.根据权利要求1所述的一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器，其特征在于，所述硅基底为(001)取向。

5.一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器的制备方法，其特征在于，包括如下过程：

在硅基底表面制备过渡层，在过渡层表面制备缓冲层，在缓冲层表面通过磁控溅射制备0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜；所述过渡层为钛层，所述缓冲层为Pt层。

6.根据权利要求5所述的一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器的制备方法，其特征在于，在缓冲层表面通过磁控溅射制备0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜时：

先对磁控溅射系统的沉积腔进行抽真空，使得沉积腔内真空度不小于10^-5mbar；再向沉积腔内通入体积比为1/1的氩气与氧气的混合气体，使沉积腔内气压为200mbar；再使沉积腔温度升高至700℃，然后将具有硅基底、过渡层和缓冲层的整体结构在700℃、200mbar气压下进行烘烤10min，除去所述整体结构表面的附着物；再将沉积腔抽真空，使沉积腔的真空度不小于10^-5mbar；再缓慢向沉积腔通入所述氩气与氧气的混合气体，使沉积腔内所需生长气压为0.2mbar；

待沉积腔中的气压稳定后，调节生长时间，在所述整体结构表面生长预设厚度的0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜；

生长结束后，向沉积腔内通入所述氩气与氧气的混合气体，使沉积腔的气压到达200mbar，并在该气压下对进行退火15min；退火结束后待温度降至室温。

7.根据权利要求6所述的一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器的制备方法，其特征在于，磁控溅射系统中，靶间距为55mm，在室温环境下通过混合气体首先进行预溅射10～12h，除去靶材表面杂质，其中，混合气体为氩气与氧气的混合气体，氩气与氧气体积比为1/1；然后在缓冲层表面通过磁控溅射制备0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜；

靶材采用纯度级别为4～5N的BaTiO₃粉、MgO₂粉、TiO₂粉、Bi₂O₃粉烧结制备而成，烧结温度均低于各体系成相温度100～200℃。

8.根据权利要求5所述的一种硅集成具有高储能密度的薄膜电容器的制备方法，其特征在于，所述0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜的厚度为460～490nm。