[发明专利]一种制备高储能密度BaTiO3

权利要求书

1.一种制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：基体处理、在基体上沉积底电极、在底电极上沉积缓冲层、在缓冲层上沉积钛酸钡介电层、在钛酸钡介电层上沉积顶电极，其中，沉积缓冲层、沉积钛酸钡采用射频磁控溅射法完成，底电极用射频或直流磁控溅射，其溅射气氛为纯Ar；溅射缓冲层和钛酸钡介电层用Ar和O₂的混合气体，缓冲层保持低压溅射，钛酸钡薄膜保持高压溅射；

在底电极上沉积缓冲层包括如下步骤：采用LaNiO₃靶材，将温度保持在200℃~500℃以射频磁控溅射的方式在基体上沉积缓冲层；

沉积缓冲层气压控制在0.24 Pa以下；

沉积钛酸钡气压控制在1.6 Pa以上；基体处理包括如下步骤：选用半导体基片Si或Si/SiO₂作为基体，用超声洗涤剂进行超声清洗，去除油性杂质，并用去离子水去除超声洗涤剂，然后用惰性气体吹干，最后将其置于真空镀膜室中抽真空；

在基体上沉积底电极包括如下步骤：采用导电金属靶材Ti/Pt，在基体处理过程的温度下以射频或直流磁控溅射的方式在基体上沉积底电极层；

在缓冲层上沉积钛酸钡介电层包括如下步骤：采用陶瓷BaTiO₃靶，并保持200℃~500℃的温度以射频磁控溅射的方式在缓冲层上沉积BaTiO₃层；

在钛酸钡介电层上沉积顶电极包括如下步骤：采用金属靶，室温下以射频或直流磁控溅射方式沉积，溅射气氛为空气，靶功率密度为2~5 W/cm²，上电极的直径控制在200μm~1000μm。

2.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，所述超声洗涤剂为丙酮、酒精或二者混合物。

3.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。

4.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，真空镀膜室中抽真空包括如下步骤：将背底真空抽到2×10^-4Pa，加热到300℃。

5.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，在基体上沉积底电极时，Ar气流量控制在39 sccm。

6.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，在基体上沉积底电极时，气压控制在0.3Pa。

7.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，在基体上沉积底电极时，靶功率为55W。

8.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，在基体上沉积底电极时，底电极总膜厚为150nm。

9.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，在底电极上沉积缓冲层时，Ar气流量控制在60 sccm，O₂流量控制在15 sccm，靶功率为100W。

10.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，在底电极上沉积缓冲层时，缓冲层总膜厚为100nm。

11.如权利要求1所述的制备高储能密度BaTiO₃铁电薄膜的方法，其特征在于，在底电极上沉积缓冲层时，射频或直流磁控溅射温度为200℃~350℃。