[发明专利]在金属钛基片衬底上生长钛酸锶钡薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种在金属钛基片衬底上生长钛酸锶钡薄膜的方法，属铁电性能材料制备工艺方法技术领域。本发明方法的特点是在金属钛基片衬底上，通过引入镍酸镧缓冲层，即在金属钛和钛酸锶钡薄膜间引入镍酸镧中间缓冲层，且用溶胶－凝胶法在大气环境下生长介电性能良好的钛酸锶钡薄膜。本发明方去的主要步骤为：(1)钛基片的预处理；(2)镍酸镧溶胶和钛酸锶钡溶胶的制备；(3)旋转法甩胶成膜、(4)热处理，热处理温度范围为100～720℃，于700～720℃时为晶化温度，制得具有钙钛矿晶相结构的薄膜。本发明方法制得的Ti/LNO/BST复合结构的材料具有优异的介电性能，可作为压控调谐微波器件中的元件应用。

主权项

1.一种在金属钛基片衬底上生长钛酸锶钡薄膜的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：a.钛基片的预处理：首先对钛基片进行机械抛光，得到平整光滑的表面，然后用去离子水、丙酮、无水乙醇依次进行超声振荡清洗，烘干后备用；b.溶胶的制备：(1)镍酸镧(LNO)溶胶的制备：采用硝酸镧和硝酸镍为起始原料，用去离子水和醋酸为溶剂，聚乙烯醇为螯合剂来制得镍酸镧(LNO)溶胶；称取一定重量的硝酸镍和硝酸镧，加入去离子水在90℃下搅拌2小时，随后将溶液降温至70℃，加入一定量的聚乙烯醇，搅拌1小时，最后降温至65℃，再加入一定量醋酸，搅拌24小时，最终得LaNiO3溶胶，备用；(2)钛酸锶钡(BST)溶胶的制备：采用钛酸四丁酯、乙酸锶、乙酸钡为起始原料，用乙二醇甲醚、醋酸为溶剂来制得钛酸锶钡溶液；称取一定量的钛酸甲丁酯，加入一定量的溶剂乙二醇甲醚，于80～90℃搅拌3小时；再称取一定量的乙酸锶和乙酸钡，将其溶解于醋酸中；将上述两种溶液混合后在60℃下搅拌1小时；随后再加入乙二醇甲醚，在常温下搅拌12小时，最终得Ba0.6Sr0.4TiO3溶胶；c.甩胶成膜及热处理：(1)将清洗后的钛基片放于匀胶机上甩胶成膜；首先将上述的镍酸镧(LNO)前驱体溶胶滴加于钛基片上，在4000rpm转速下，甩胶时间25秒，甩胶成膜；然后将其放入光热炉内进行干燥及热处理；热处理温度范围为100～720℃；按此方式反复涂膜多次，直至所需厚度；此层镍酸镧(LNO)薄膜是中间缓冲层；(2)将上述沉积有镍酸镧(LNO)时间缓冲层的衬底基片上再沉积钛酸锶钡(BST)溶胶；将上述事先制备好的钛酸锶钡(BST)前驱体溶胶滴加在缓冲层镍酸镧(LNO)薄膜上，在匀胶机3000rpm转速下，甩胶40秒钟，得到钛酸锶钡薄膜；将该薄膜放于光热炉内进行干燥及热处理；热处理的温度范围为100～700℃；按此方式反复涂膜多直至所需厚度；最终得到在金属钛基片衬底上生长有钛酸锶钡薄膜的材料，其结构形式为Ti/LNO/BST。