[發明專利]壓電器件及其制備和使用方法

有效

• 申請號: 201180074423.2
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN103918096B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: M·錢德蘭;M·S·拉馬錢德拉·勞
• 申請（專利權）人: 印度馬德拉斯理工學院
• 主分類號: H01L41/083
• 分類號: H01L41/083;H01L41/18;H03H9/25
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

1.一種制造壓電器件的方法，所述方法包括：

提供基板；

借助于使得處于40sccm至90sccm的流速的碳氫化合物和處于1500sccm至3000sccm的流速的氫氣的氣體混合物通過來在所述基板的第一表面上形成納米金剛石(NCD)層；以及

在所述納米金剛石層的第一表面上直接沉積鈣鈦礦壓電層；

其中，所述鈣鈦礦壓電層包括鈦酸鋯酸鑭鉛(PLZT)或者鋯鈦酸鉛(PZT)；以及

其中，在包括0.4mbar至0.6mbar的氧氣的氣氛下，以525℃至600℃的溫度對所述鈣鈦礦壓電層退火30分鐘至2小時，

其中，在所述鈣鈦礦壓電層與所述納米金剛石層之間的熱膨脹錯配被消除，

其中，在沉積所述鈣鈦礦壓電層時，將氧化鉛(PbO)添加到沉積對象以補償沉積和后退火處理期間的鉛和氧損失。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述基板包括硅。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，形成納米金剛石(NCD)層的步驟包括使用化學氣相沉積(CVD)技術。

4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述化學氣相沉積技術包括熱絲化學氣相沉積(HFCVD)或者微波等離子化學氣相沉積(MPCVD)技術。

5.根據權利要求3所述的方法，其中，形成納米金剛石層的步驟包括：

對所述基板進行清潔并且利用金剛石納米顆粒在所述基板中形成晶種；

將形成有晶種的基板放置在化學氣相沉積(CVD)反應器中；

利用熱絲陣列將所述基板加熱到沉積溫度；以及

通過使得所述碳氫化合物和所述氫氣的所述氣體混合物進入到所述化學氣相沉積(CVD)反應器中來將所述納米金剛石(NCD)層化學氣相沉積到被加熱的所述基板的所述第一表面上。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述沉積鈣鈦礦壓電層的步驟包括使用脈沖激光沉積(PLD)技術。

7.根據權利要求6所述的方法，其中，沉積所述鈣鈦礦壓電層的步驟包括將放置在脈沖激光沉積(PLD)室內的壓電對象暴露于激光源。

8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述溫度為550℃。

9.一種制造壓電器件的方法，所述方法包括：

提供金剛石基板，所述金剛石基板包括借助于使得處于40sccm至90sccm的流速的碳氫化合物和處于1500sccm至3000sccm的流速的氫氣的氣體混合物通過而形成在基底基板上的納米金剛石(NCD)層；以及

在所述金剛石基板的第一表面上直接沉積鋯鈦酸鉛(PZT)層，使得所述鋯鈦酸鉛層是晶體鈣鈦礦壓電層；

其中，在包括0.4mbar至0.6mbar的氧氣的氣氛下，以525℃至600℃的溫度對所述鋯鈦酸鉛層退火30分鐘至2小時，

其中，在所述鈣鈦礦壓電層與所述納米金剛石層之間的熱膨脹錯配被消除，

其中，在沉積所述鈣鈦礦壓電層時，將氧化鉛(PbO)添加到沉積對象以補償沉積和后退火處理期間的鉛和氧損失。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，沉積鋯鈦酸鉛(PZT)層的步驟包括使用脈沖激光沉積(PLD)技術。

11.根據權利要求9所述的方法，其中，所述金剛石基板包括使用化學氣相沉積(CVD)技術形成在所述基底基板上的所述納米金剛石(NCD)層。

12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述化學氣相沉積技術包括熱絲化學氣相沉積(HFCVD)或者微波等離子化學氣相沉積(MPCVD)技術。

13.根據權利要求11所述的方法，其中，所述基底基板包括硅。