[發(fā)明專利]一種p型高透射率（100）-取向的LaNiO3納米薄膜的制備方法

無效

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• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102154636A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡廣達;焦璐;孫雯;鐘仿仿;武衛(wèi)兵;楊長紅
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: C23C20/08
• 分類號: C23C20/08
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

技術(shù)領(lǐng)域????

本發(fā)明涉及微電子與光電子材料領(lǐng)域，特別涉及一種P型高透射率（100）-取向的LaNiO₃納米導(dǎo)電薄膜的制備方法。

背景技術(shù)???

透明導(dǎo)電氧化物薄膜具有良好的導(dǎo)電性，對可見光的高透射率，紅外區(qū)高反射率及其它半導(dǎo)體特性，可應(yīng)用于平板顯示器件，太陽能光伏電池，光電傳感器以及光電子，微電子器件等領(lǐng)域。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)的透明導(dǎo)電薄膜主要是In₂O₃,?SnO₂和摻Al的ZnO及其組合而成的多元體系，在平板顯示器中得到廣泛的應(yīng)用，但是他們都是n型半導(dǎo)體或?qū)щ婓w，p型透明氧化物薄膜很少。作為p型導(dǎo)體的LaNiO₃薄膜通常來講是不透明的，主要是因為厚度超過了200nm，因此限制了p型導(dǎo)體在光電領(lǐng)域的應(yīng)用，然而p型材料為p-n結(jié)構(gòu)及其透明半導(dǎo)體器件的發(fā)展提供了可能性。雖然降低厚度可以提高透射率，但是降低厚度會帶來薄膜表面缺陷增多，從而帶來電阻率升高，這個問題在溶膠-凝膠法制備的LaNiO₃薄膜中更為突出。

LaNiO₃材料具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，是鐵電薄膜底電極的首選材料之一，主要是因為LaNiO₃的晶胞參數(shù)（a=0.?382nm）與鐵電薄膜非常接近，使之不僅可作為電極材料，還可作為籽晶層來優(yōu)化鐵電薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。然而，不同的工藝得到的LaNiO₃薄膜的表面粗糙度較大，極化不均勻，電阻率高，對鐵電薄膜的性能也有影響，例如會增加上層PZT鐵電薄膜的漏電流和矯頑場，降低剩余極化值，這些因素均與LaNiO₃電極的表面粗糙度和取向度有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容???

為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種可以改善LaNiO₃電極的表面粗糙度和取向度的p型高透射率（100）-取向的LaNiO₃薄膜的制備方法。

本發(fā)明是通過以下措施實現(xiàn)的：

一種p型高透射率高（100）-?取向的LaNiO₃薄膜的制備方法，采用以下步驟：

（1）前驅(qū)體溶液的制備：采用溶膠凝膠法，按摩爾比1:1稱取硝酸鑭和硝酸鎳作為溶質(zhì)，溶于摩爾比1:1混合的水和乙醇中，加入檸檬酸和聚乙二醇，水：乙醇：檸檬酸：聚乙二醇摩爾比為=200：200：2：1，配制成前驅(qū)體溶液，溶液濃度為0.08～0.20mol/L；

（2）LaNiO₃薄膜材料的制備：采用層層退火工藝，先用旋轉(zhuǎn)涂膜法將前驅(qū)體溶液沉積在襯底材料上，然后將材料放置在熱板上250℃左右烘干，將干燥的薄膜置于快速退火爐中熱處理，熱處理工藝特征在于：在氧氣氣氛下從350℃以10℃/分鐘的速率升溫到450℃，450℃預(yù)處理10min，再以15℃/分鐘的速率升溫到600℃，在氮氣氣氛下退火20分鐘，退火溫度為600℃～650℃，得到LaNiO₃薄膜。

600℃到650℃之間退火，是指按照不同應(yīng)用的需求，可以選擇600℃，625℃，650℃分別退火20分鐘，每個片在一個溫度上保持20分鐘，600℃得到的晶粒尺寸較小，650℃得到的晶粒尺寸較大。

所制得的LaNiO₃薄膜厚度小于50nm，電阻率為1×10^-4?·cm～2×10^-4?·cm，表面粗糙度不大于1nm。

襯底材料可以選用石英、玻璃、硅片或者金屬薄片，金屬薄片為Ni片或Cu片。

本發(fā)明將很薄的薄膜置于襯底材料之上，通常科研工作者是將較厚的薄膜作為器件的底電極，沒有注意到LaNiO₃底電極表面的坑及裂紋等對薄膜電學(xué)性能以及光學(xué)性能的影響。因此，通過對預(yù)處理溫度，退火溫度，薄膜層厚的控制，我們得到了納米級厚度，取向度高，表面粗糙度小，電阻率低，透射率高的（100）-?取向LaNiO₃納米薄膜電極。

本發(fā)明的有益效果是：通過控制并采用最合適的預(yù)處理溫度，退火溫度，提高了LaNiO₃薄膜電極的表面均勻性和極化程度，取向度高，表面粗糙度小，電阻率低；并且通過層厚的控制，得到高透射率的p型（100）-?取向LaNiO₃納米薄膜電極，在未來的光電器件中具有良好的實用前景。

附圖說明???

附圖1為實施例1熱處理過程溫度曲線圖；