[发明专利]一种钕掺杂钛酸铋纳米线阵列铁电存储材料及其合成方法

摘要

本发明涉及一种在基片上定向生长高c轴取向的钕掺杂钛酸铋[(Bi，Nd)₄Ti₃O₁₂，BNT]纳米线阵列铁电存储材料及其合成方法，它是先选择一种与BNT材料晶格匹配的基片，并采用磁控溅射方法在基片上溅射Au或Pt量子点作催化剂，配制含Bi³⁺、Nd³⁺和Ti⁴⁺的前驱体溶液，然后将基片和前驱体溶液放入高压反应器内，严格控制水热合成的工艺条件(如温度、压强、反应时间等)，生长合成出高c轴取向钕掺杂钛酸铋纳米线阵列铁电存储材料，利用纳米线阵列的垂直记录模式，将大大提高材料单位面积上的存储容量，从而将使器件尺寸进一步降低。铁电纳米线阵列可望取代铁电薄膜在铁电存储介质方面的应用，成为新一代铁电存储材料。

主权项

1、一种钕掺杂钛酸铋纳米线阵列铁电存储材料的生长合成方法，其特征在于生长合方法为：一、配制含Bi3+、Nd3+和Ti4+的前驱体溶液，其配方为：1)氧化铋及其硝酸盐 0.04～0.12mol/L2)硝酸钕[Nd(NO3)3] 0.016～0.025mol/L3)氧化钛及其钛酸盐 0.05～0.09mol/L4)矿化剂 1.0～6.0mol/L5)有机模板剂 0.005～0.1mol/L6)水 55.5mol/L其中，氧化铋及其硝酸盐为：氧化铋(Bi2O3)，硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)；氧化钛及其钛酸盐为：钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)，四氯化钛(TiCl4)和二氧化钛(TiO2)；矿化剂为：氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)；有机模板剂为：聚乙二醇(PEG，平均分子量9000-12500)，聚乙烯醇(PVA-124)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，C19H42BrN)，脱氧核糖核酸(DNA)；二、选择单晶基片选择晶格常数与BNT晶格常数相匹配的钛酸锶(SrTiO3)或钌酸锶(SrRuO3)单晶基片，对表面进行清洗，并用磁控溅射法在基片上溅射金(Au)或铂(Pt)量子点；三、定向生长 1)将配制好的前驱体溶液及处理好的单晶基片放入高压反应容器中；2)加热温度175～℃2，压力2～3MPa；3)经24～96小时生长反应。四、撤除高压取出基片，分别用去离子水和无水乙醇冲洗30分钟，在50～8℃条件下烘2～8小时，表征生长的高c轴取向纳米阵列铁电存储材料的性能。