[發(fā)明專利]利用氧等離子體輔助脈沖激光沉積法制備鈦鈮鎂酸鉛薄膜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010241301.5
• 申請(qǐng)日: 2010-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN101892522A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李效民;何邕;高相東;冷雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): C30B29/22
• 分類號(hào): C30B29/22;C30B29/32;C30B29/30;C30B23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用氧等離子體輔助脈沖激光沉積法制備鈦鈮鎂酸鉛薄膜的方法，首先，將鈦鈮鎂酸鉛靶材和襯底置于真空室中，抽真空后將襯底加熱到一定溫度，其特征在于接著向真空室通入高純氧氣并用外部電源施加高壓將氧氣等離子化，然后通過高能脈沖激光轟擊靶材，在靶材表層蒸發(fā)產(chǎn)生高能等離子體，傳輸?shù)揭r底上沉積成膜。

2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于具體步驟是：

a靶材準(zhǔn)備：采用鈦鈮鎂酸鉛(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃陶瓷或單晶靶材靶材，靶材的PbTiO₃摩爾百分比在大于0％～40％之間；先將靶材通過打磨平整表面，然后放入乙醇和去離子水混合溶液中超聲清洗，烘干后置入真空室；

b襯底準(zhǔn)備：采用帶底電極薄膜的硅襯底或單晶襯底，襯底上的底電極薄膜為金屬或金屬氧化物薄膜，然后將襯底放入乙醇和去離子水的混合溶液中超聲清洗，再用去離子水沖洗表面，并用氮?dú)獯蹈珊笾萌胝婵帐遥?/p>

c氧等離子體輔助脈沖激光方法沉積鈦鈮鎂酸鉛薄膜：將步驟a的鈦鈮鎂酸鉛靶材和步驟b經(jīng)處理的襯底置入真空室中，在將真空度抽至高于3×10^-4Pa后把襯底加熱至400-800℃溫度，在沉積鈦鈮鎂酸鉛薄膜過程中通入1-20Pa氧分壓的高純氧氣，并通過氣體電離系統(tǒng)施加100-500V高壓使氧氣等離子化，通過光學(xué)導(dǎo)入系統(tǒng)將準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的激光導(dǎo)入真空室轟擊鈦鈮鎂酸鉛陶瓷靶材，蒸發(fā)出等離子體與氧等離子體相互作用，然后傳輸?shù)揭r底上沉積成鈦鈮鎂酸鉛薄膜；

d頂電極制備：將不同孔洞直徑的掩膜板置于鈦鈮鎂酸鉛薄膜之上，沉積金屬或金屬氧化物頂電極薄膜，最終制成由底電極、鈦鈮鎂酸鉛薄膜和頂電極組成的三明治薄膜結(jié)構(gòu)。

3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于氣體電離系統(tǒng)位于靶材和襯底之間。

4.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的硅襯底為Si(100)或Si(111)；所述的單晶襯底為Mg(100)或LaAlO₃。

5.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟b中襯底的底電極金屬或金屬氧化物薄膜為Pt、Ir、La_xSr_1-xCoO₃或SrRuO₃。

6.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟c氣體電離系統(tǒng)施加400V高壓使氧氣等離子化時(shí)電流為400A。

7.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟c所述的激光器的激光能量為5J/cm²，脈沖頻率為5Hz，靶材與襯底間距為10cm。

8.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于頂電極為Pt、Ir、La_xSr_1-xCoO₃或SrRuO₃薄膜。

9.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于制備的鈦鈮酸鎂薄膜為(100)面高度擇優(yōu)取向的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。

10.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于組成為0.85Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.15PbTiO₃薄膜在1KHz頻率時(shí)介電常數(shù)為3258，介電損耗為0.7％，在很大頻率范圍下介電常數(shù)變化不大。