[发明专利]外延生长镍酸镧及镧锶锰氧薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及外延生长镍酸镧及镧锶锰氧薄膜的制备方法，制备的外延导电氧化物薄膜的化学组成为LaNiO₃或La_0.7Sr_0.3MnO₃，所述制备方法包括：配制含可溶性高分子聚合物、溶剂、小分子络合剂和金属盐的前驱体溶液，其中，所述金属盐包括与所述外延导电氧化物薄膜的化学组成对应的摩尔比的镧盐、镍盐、锶盐及锰盐；以及将所述前驱体溶液涂覆在基底表面上，将涂覆有所述前驱体溶液的基底在高于350℃且500℃以下的温度下预烧结后，升温至600～900℃的温度进行烧结，得到所述外延导电氧化物薄膜。

技术领域

本发明涉及一种导电氧化物薄膜材料的制备方法，具体涉及外延生长镍酸镧和镧锶锰氧导电氧化物薄膜的制备方法。

背景技术

铁电薄膜由于具有良好的铁电、压电、热释电、电光及非线性光学效应等性能，在微电子学和光电子学等领域均具有重要的应用前景。铁电薄膜的底电极一般采用Pt，这是因为其导电性强，化学稳定性好，但是以其为底电极的铁电薄膜在经过多次长时间的极化反转容易出现老化、疲劳等问题。人们发现，用钙钛矿结构的导电氧化物，如镍酸镧(LaNiO₃)，镧锶锰氧(La_0.7Sr_0.3MnO₃)等，来代替金属Pt作为铁电薄膜器件的底电极，可以大大增强铁电薄膜器件的抗疲劳特性，因此引起了广泛的研究。

在钙钛矿导电氧化物中，LaNiO₃和La_0.7Sr_0.3MnO₃由于其优异的导电性能引起了人们的极大关注，且具有与铁电薄膜非常接近的晶胞参数(分别为0.384nm、0.386nm)，使之不仅可作为电极材料，还可以作为籽晶层来优化铁电薄膜的结构和性能。特定取向的底电极材料同样可以诱导铁电薄膜沿特定取向生长，从而实现铁电薄膜的外延生长。所谓外延就是指在单晶基底上沉积一层与单晶具有相同取向关系、原子排列匹配良好的膜层，如同原始单晶区域向外自然延伸，薄膜结构与完美单晶相当。外延薄膜相较于多晶和择优取向薄膜，在形貌方面，由于更接近理想单晶结构因此无明显晶粒结构；在性能方面，由于结构更为规整，减少了作为线缺陷的晶界的含量，因此也表现出更高的电学性能。

目前常见的制备LaNiO₃和La_0.7Sr_0.3MnO₃薄膜的方法有磁控溅射法和溶胶凝胶法。磁控溅射法是在高真空的腔体内通过氩离子轰击靶材原子然后沉积在基底上制备薄膜，该方法设备昂贵，条件苛刻，工艺复杂；而溶胶凝胶法是通过相应金属盐水解络合形成凝胶状的网络结构，然后旋涂退火形成薄膜，该方法不易控制金属盐的水解，且有制成的薄膜裂纹较多、取向性较差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、可以精确控制比例、呈外延取向的镍酸镧和镧锶锰氧导电氧化物薄膜的方法、由所述方法制备的镍酸镧和镧锶锰氧导电氧化物薄膜及具备所述导电氧化物薄膜的器件。

第一方面，本发明一形态的外延导电氧化物薄膜的制备方法，制备的外延导电氧化物薄膜的化学组成为LaNiO₃或La_0.7Sr_0.3MnO₃，所述制备方法包括：

配制含可溶性高分子聚合物、溶剂、小分子络合剂和金属盐的前驱体溶液，其中，所述金属盐包括与所述外延导电氧化物薄膜的化学组成对应的摩尔比的镧盐、镍盐、锶盐及锰盐；以及

将所述前驱体溶液涂覆在基底表面上，将涂覆有所述前驱体溶液的基底在高于350℃且500℃以下的温度下预烧结即热解后(聚合物高分子在350℃开始分解，500℃左右分解完全)，升温至600～900℃的温度进行烧结，得到所述外延导电氧化物薄膜。

所述前驱体溶液浓度可为0.25mol/L以下。优选所述前驱体溶液浓度为0.075～0.15mol/L，更优选为0.1-0.125mol/L。