[发明专利]一种钙钛矿结构BNT/LNO异质外延薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种钙钛矿结构BNT/LNO异质外延薄膜的制备方法。所述钙钛矿结构BNT/LNO异质外延薄膜的制备方法包括：（1）将镍酸镧前驱体溶液旋涂在单晶衬底表面，然后在600～800℃下退火3～60分钟，得到LNO导电氧化物薄膜；（2）将钛酸铋钠前驱体溶液旋涂在LNO导电底电极薄膜表面，然后在600～800℃下退火3～60分钟，得到所述钙钛矿结构BNT/LNO异质外延薄膜。

技术领域

本发明涉及一种无铅铁电薄膜材料，具体说是涉及一种钙钛矿结构BNT/LNO异质外延薄膜的制备方法。

背景技术

随着科技技术的快速发展，电子器件逐渐向微型化、集成化和多功能化方向发展，其中铁电薄膜由于具有优异的介电、压电、铁电、热释电性而成为功能材料的研究热点。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。研究发现，用钙钛矿结构的导电金属氧化物来代替金属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。而且在单晶衬底上诱导生长的外延薄膜相较于多晶薄膜，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。

无铅钛酸铋钠(Bi_0.5Na_0.5TiO₃,BNT)因其具有强铁电性、高居里温度、低介电常数、大压电系数等优点，有望被广泛应用于机械电子精密控制等领域。镍酸镧(LaNiO₃,LNO)是一种具有赝立方钙钛矿结构导电金属氧化物，由于其与铁电材料相匹配的晶格常数和优异的导电性，而被作为一种电极材料用于铁电薄膜电容器领域的研究，而且LNO自身的取向生长可以诱导铁电薄膜的取向生长。

采用射频磁控溅射法(RF-MS)、脉冲激光沉积法(PLD)等物理方法可以很轻松的获得外延薄膜，而昂贵的设备和复杂的工艺限制了其进一步发展。化学溶液法(ChemicalSolution Deposition,CSD)是指将薄膜中各元素对映的无机盐、有机盐或金属醇盐溶解在相应溶剂中，加热搅拌使之完全溶解，随后加入络合剂与金属离子络合形成稳定的离子络合物，陈化并过滤除去微小的杂质得到前驱体溶液，前驱体溶液可以通过甩胶、浸渍提拉或喷雾等技术均匀的涂覆在衬底上，然后经过适当的热处理得到所需的固体薄膜。其具有成本低、工艺设备简单、化学组分均匀且容易调控、易于大面积制备等优点，因而成为外延薄膜制备的又一选择。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种钙钛矿结构BNT/LNO异质外延薄膜的化学溶液制备方法。

一方面，本发明提供了一种钙钛矿结构BNT/LNO异质外延薄膜的制备方法，包括：(1)将LNO前驱体溶液(镍酸镧LaNiO₃，简称LNO)旋涂在单晶衬底表面，然后在600～800℃下退火3～60分钟，得到LNO导电氧化物薄膜；

(2)将BNT前驱体溶液(钛酸铋钠Bi_0.5Na_0.5TiO₃，简称BNT)旋涂在LNO导电底电极薄膜表面，然后在600～800℃下退火3～60分钟，得到所述钙钛矿结构BNT/LNO异质外延薄膜。

较佳的，步骤(1)中，所述LNO前驱体溶液的制备方法包括：按照LaNiO₃的化学计量比将硝酸镧、乙酸镍溶解在溶剂中，先在60～80℃水浴加热搅拌0.5～2小时，然后在室温搅拌6～12小时，最后在室温下陈化24～48小时，得到LNO前驱体溶液。

又，较佳的，所述LNO前驱体溶液摩尔浓度≤0.1mol/L，优选为0.05mol/L。