[发明专利]一种锆钛酸铅压电薄膜及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种锆钛酸铅压电薄膜，其特征在于：包括叠加设置的基底、底电极、缓冲层、PZT介电层和顶电层，其基底的材料为(100)或(111)取向的硅单晶基片，底电极为Pt/Ti复合电极，缓冲层的材料为导电氧化物陶瓷材料；PZT介电层中PZT薄膜的取向为(001)取向；

所述缓冲层的材料为ABO₃型钙钛矿结构的导电氧化物陶瓷材料；

所述锆钛酸铅压电薄膜的制备方法，包括如下步骤：在基底上依次沉积底电极和缓冲层，在缓冲层上射频磁控溅射PZT介电层；

然后将沉积得到的PZT薄膜体系进行快速退火处理；

退火降温后，在PZT介电层上沉积顶电极。

2.根据权利要求1所述的锆钛酸铅压电薄膜，其特征在于：所述顶电极为纯金属材料电极；

所述顶电极的材料为Cu,Al,Ag,Au,Pt或Cr。

3.根据权利要求1所述的锆钛酸铅压电薄膜，其特征在于：

所述缓冲层的材料为钌酸锶、镍酸镧、钴酸镧锶或锰酸镧锶。

4.根据权利要求1所述的锆钛酸铅压电薄膜，其特征在于：Pt/Ti底电极的厚度为50～300nm，缓冲层的厚度为50～400nm，PZT介电层的厚度为500nm～3μm；

所述顶电极为直径50～200μm的金属薄膜点电极或尺寸为15mm×1.5mm的金属面电极。

5.权利要求1-4任一所述锆钛酸铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

在基底上依次沉积底电极和缓冲层，在缓冲层上射频磁控溅射PZT介电层；

然后将沉积得到的PZT薄膜体系进行快速退火处理；

退火降温后，在PZT介电层上沉积顶电极。

6.根据权利要求5所述的锆钛酸铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：选用SiO₂/(100)Si基片作为基底，用丙酮和酒精对其进行超声清理去除表面有机物杂质后，用去离子水对其进行清洗后烘干，将其放置到真空镀膜室中，加热到200～400℃。

7.根据权利要求5所述的锆钛酸铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：底电极的沉积方法为：采用金属Ti和Pt靶材，以射频或者直流磁控溅射的方式在硅基底上依次溅射形成双层底电极Pt/Ti，Pt层位于Ti层的外侧；此处的外侧是指远离基底的一侧；

沉积气氛为纯Ar气体，Ar气流量控制在30～100sccm；

沉积时的气压为0.1～3Pa，靶功率密度为0.5～6.0W/cm²。

8.根据权利要求5所述的锆钛酸铅压电薄膜的制备方法，其特征在于：缓冲层的沉积方式为射频磁控溅射方法；

沉积时的气氛为Ar和O₂的混合气氛，Ar气体流量为30～100sccm，O₂气体流量为10～50sccm；

沉积时的气压为0.1～3Pa，靶功率密度为0.5～6.0W/cm²。