[發明專利]一種射頻濺射制備織構化鈦酸鍶鋇介電陶瓷薄膜的方法

有效

• 申請號: 200710120872.1
• 申請日: 2007-08-28
• 公開（公告）號: CN101230450A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 杜軍;王毅;劉保亭;魏峰;楊志民;毛昌輝
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/08;C23C14/16;C23C14/54;C23C14/58
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱印康

1.一種射頻濺射制備(111)織構(Ba_xSr_1-x)TiO₃介電陶瓷薄膜的方法，其特征是包括下列步驟：

(1)、將采用RCA標準清洗工藝洗干凈的單晶Si片，放入濺射設備，沉積90-110nm厚的Pt，隨后將鍍鉑的Si片在管式爐中200-500℃退火0.5-1.5小時以作為襯底或直接鍍Pt于單晶Si襯底上，并在200-500℃室溫空氣中退火得到(111)取向的Pt涂覆的Si基襯底最為最終沉積BST薄膜的襯底；

(2)、在濺射設備中采用射頻功率預濺射滿足化學劑量比Ba+Sr＝1的BST陶瓷靶材20-30小時；

(3)、在Ar∶O₂為1.5-1范圍內，總壓10-100mTorr，襯底溫度為550-700℃，靶和基片的距離為40-80mm的條件下，采用射頻濺射法沉積200-240nm厚的(Ba_xSr_1-x)TiO₃介電陶瓷薄膜，濺射完畢后，在總壓為2×10³-5×10⁴Pa的氧氣氣氛下緩慢冷卻到室溫。

2.根據權利要求1所述的射頻濺射制備(111)織構(Ba_xSr_1-x)TiO₃介電陶瓷薄膜的方法，其特征是：

(1)、將采用RCA標準清洗工藝洗干凈的單晶Si片，放入濺射設備，沉積95-105nm厚的Pt，隨后將鍍鉑的Si片在管式爐中200-500℃退火0.75-1.2小時以作為襯底或直接鍍Pt于單晶Si襯底上，并在200-500℃室溫空氣中退火得到(111)取向的Pt涂覆的Si基襯底最為最終沉積BST薄膜的襯底；

(2)、在濺射設備中采用射頻功率預濺射滿足化學劑量比Ba+Sr＝1的BST陶瓷靶材22-26小時；

(3)、在Ar∶O₂為1.5-1范圍內，總壓10-100mTorr，襯底溫度為550-700℃，靶和基片的距離為40-80mm的條件下，采用射頻濺射法沉積210-230nm厚的(Ba_xSr_1-x)TiO₃介電陶瓷薄膜，濺射完畢后，在總壓為2×10³-5×10⁴Pa的氧氣氣氛下緩慢冷卻到室溫。

3.根據權利要求1或2所述的射頻濺射制備(111)織構(Ba_xSr_1-x)TiO₃介電陶瓷薄膜的方法，其特征是：

(1)、將采用RCA標準清洗工藝洗干凈的單晶Si片，放入濺射設備，沉積100nm后的Pt，隨后將鍍鉑的Si片在管式爐中200-500℃退火1小時以作為襯底或直接鍍Pt于單晶Si襯底上，并在200-500℃室溫空氣中退火得到(111)取向的Pt涂覆的Si基襯底最為最終沉積BST薄膜的襯底；

(2)、在濺射設備中采用射頻功率預濺射滿足化學劑量比Ba+Sr＝1的BST陶瓷靶材24小時；

(3)、在Ar∶O₂為1.5-1范圍內，總壓10-100mTorr，襯底溫度為550-700℃，靶和基片的距離為40-80mm的條件下，采用射頻濺射法沉積220nm厚的(Ba_xSr_1-x)TiO₃介電陶瓷薄膜，濺射完畢后，在總壓為2×10³-5×10⁴Pa的氧氣氣氛下緩慢冷卻到室溫。

4.根據權利要求1或2所述的射頻濺射制備(111)織構(Ba_xSr_1-x)TiO₃介電陶瓷薄膜的方法，其特征是所述陶瓷靶材的制作方法包括下列步驟：

(1)、按照化學計量比稱量純度為99.9％的BaTiO₃和SrTiO₃(摩爾比為Ba+Sr＝1)粉末，在兩種粉末的混合物中添加適量乙醇或者丙酮，然后進行球磨，轉速為100-250轉/分鐘，時間18-24小時，使兩種粉末混合均勻；

(2)、將步驟(1)中所得的混合粉末進行干燥處理，1100℃預燒結4-6個小時，使BaTiO₃和SrTiO₃形成(Ba_xSr_1-x)TiO₃固溶體，將預燒得到的粉體用研缽研磨，并添加粘合劑聚乙烯醇，干燥，并過80或100目篩網；

(3)、采用10-35Mpa的壓力將上述步驟(2)的粉末壓制成薄片，直徑為72毫米，厚度為3-5毫米的薄片，將預燒得到的粉體放入Al₂O₃坩堝，將壓制好的薄片放入，并用(Ba_xSr_1-x)TiO₃固溶體粉體覆蓋薄片，蓋上陶瓷坩堝蓋，隨后將坩堝放入馬弗爐中，以2-5℃/分鐘的升溫速率從室溫緩慢升至1400℃，燒結4-6小時，再以2-5℃/分鐘的降溫速率降至室溫，得到BST陶瓷靶材。