[发明专利]硅基分子束异质外延生长材料的制备方法及忆阻器和应用

权利要求书

1.一种硅基分子束异质外延生长材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将清洗好的Si衬底固定在脉冲激光沉积设备腔体的衬底台上，并将腔体抽真空至1×10^-4~5×10^-4Pa；

b、将腔体温度升至90~110℃，向腔体内通入Ar，并维持腔体中气体压强为0.8~1.2Pa，打开激光，开始预溅射SrTiO₃靶材1~2min，然后正式溅射SrTiO₃靶材，形成厚度为4~8nm的SrTiO₃薄膜，当溅射完成后，向腔体内通入N₂，并维持腔体内压强为90~110Pa，继续升温至550~650℃时，抽净腔体气体至1×10^-4~5×10^-4Pa，再向腔体内通入O₂，调整接口阀使腔体内的压强维持在0.8~1.2Pa，当温度达到680~720℃时，打开激光开始预溅射SrTiO₃靶材1~2min；

c、当温度达到740~760℃时，正式溅射SrTiO₃靶材10~20min，在Si衬底上形成第一层SrTiO₃层；

d、调节O₂压强使其稳定于20~30pa，预溅射La_0.67Sr_0.33MnO₃靶材1~2min，然后正式溅射20~40min，在第一层SrTiO₃层上形成第二层La_0.67Sr_0.33MnO₃层；

e、调节O₂压强稳定于0.8~1.2pa，预溅射BTO-CeO₂靶材1~2min，之后正式溅射10~20min，在第二层La_0.67Sr_0.33MnO₃层上形成第三层BTO-CeO₂层；

f、调节O₂压强稳定于2×10⁴~5×10⁴pa，原位退火，待温度降至室温后取出。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，将Si衬底依次在丙酮、酒精中用超声波清洗，再用稀释的HF酸溶液除去SiO₂并在去离子水中用超声波清洗，然后取出用 N₂吹干。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备过程中，设定温度程序如下：

第一步：从0℃上升至100℃，用时5min；

第二步：在100℃保持3min；

第三步：从100℃上升至500℃，用时30min；

第四步：从500℃上升至750℃，用时25min；

第五步：在750℃保持90min；

第六步：从750℃下降至0℃，用时150min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备过程中，设定激光为EGY NGR模式，预溅射频率设定为1~3HZ，正式溅射频率设定为3~7 HZ。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一、第二和第三层的厚度分别为42nm、30nm、40nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一、第二和第三层的晶相分别是(001)(002)；(001)(002)；(001)(002)_BTO、(002)(004)_CeO2。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第三层BaTiO₃与CeO₂ 原子比为0.5∶0.5。

8.一种忆阻器，其特征在于，其结构是在权利要求1-7任一方法制备的硅基分子束异质外延生长材料上生长Pd顶电极层。