[发明专利]一种PMNT靶材及其制备方法

说明书

本申请提供了一种PMNT靶材的制备方法，包括：获得MNT前驱体；将MNT前驱体与PbO混合并进行高温处理，获得PMNT粉体；将PMNT粉体进行球磨、造粒、过筛、冷等静压成型、排胶、热压烧结处理，获得PMNT靶材。本申请提供的制备方法可以得到微观结构均匀、致密度高、纯度高的PMNT靶材，特别是可以获得大尺寸高质量的PMNT靶材，从而提高PMNT薄膜产品的成品率，降低成本。

技术领域

本申请涉及压电材料技术领域，特别是涉及一种PMNT靶材及其制备方法。

背景技术

铌镁酸铅-钛酸铅(化学式为(1-x)[Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃]-x(PbTiO₃)，其中0x1，简称为PMNT)相关的弛豫铁电材料因优异的介电、压电、热释电、电光及非线性光学性能，广泛应用在微波可调器件、换能器、传感器、光波导等领域。与块体材料相比，高性能弛豫铁电材料的减薄技术是提高集成电路发展的关键，可将薄膜直接沉积在集成电路上，与信号读取电路兼容，无需切割，集成度高、成本低，对于实现器件和系统微型化具有重要的意义。通过磁控溅射镀膜工艺来实现薄膜制备是物理气相沉积方法之一，主要是利用辉光放电产生的高能粒子轰击靶材材料，使得靶材溅射出分子或原子沉积到基板表面，从而形成薄膜，其优点在于成膜温度低、薄膜质量高、结晶度高以及与微电子工艺兼容性好，便于制作器件。

目前PMNT薄膜主要利用溅射PMNT陶瓷靶材而获得。现有技术的PMNT陶瓷靶材致密度较差，气孔率高；晶粒尺寸大小不一，分布不均匀；晶界伴有杂质和缺陷，无法满足现有对高性能PMNT靶材材料性能要求。另外一个靶材获得途径是PMNT单晶，单晶靶材制备难度高，成本昂贵，并且难以实现4英寸以上大尺寸高质量靶材的制备。若通过多片靶材拼接方式，在镀膜过程中，拼接片数和缝隙越多，等离子体均匀一致性越差，会导致局部不正常放电等情况，大大降低溅射效果，从而降低镀膜产品的品质与成品率。

发明内容

本申请的目的在于提供一种PMNT靶材及其制备方法，能够提高靶材微观结构均匀性、致密度及纯度，特别是可以获得大尺寸高质量的PMNT靶材，从而提高PMNT薄膜产品的成品率，降低成本。具体技术方案如下：

本申请第一方面提供一种PMNT靶材的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照PMNT靶材的化学组成称量MgO、Nb₂O₅和TiO₂粉料，然后混合、干燥、在1180℃-1250℃温度下高温处理120min-240min，获得MNT前驱体；

(2)按照PMNT靶材的化学组成称量MNT前驱体和PbO粉料，将所述MNT前驱体与PbO混合、干燥、在800℃-860℃下高温处理120min-240min，获得PMNT粉体；

(3)将所述PMNT粉体球磨后加入粘合剂进行造粒、过筛；

(4)冷等静压成型，获得PMNT坯体，将所述PMNT坯体在500℃-700℃保温1.5h-4h进行排胶处理，获得PMNT素坯；

(5)将所述PMNT素坯进行热压烧结，获得PMNT靶材；

其中，所述PMNT靶材的化学组成为(1-x)[Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃]-x(PbTiO₃)，其中x＝0.1-0.4。

在本申请的一种实施方案中，所述MgO、Nb₂O₅、TiO₂和PbO粉料的粒度为100nm-200nm。

在本申请的一种实施方案中，所述方法还包括在称量之前，将MgO进行预烧处理。