[發(fā)明專利]一種氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410287126.1
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104051100B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭志堅;蘇海霞;符秀麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號: H01C17/12
• 分類號: H01C17/12;C23C14/35;C23C14/08
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1.一種氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器，其特征在于，所述壓敏電阻器含有一個或者多個TiO_y-TiO_x-TiO_y三明治結(jié)構(gòu)單元；所述三明治結(jié)構(gòu)上下層TiO_y層為非摻雜氧化鈦或者為金屬Bi、Cr、Sb、Ta、Nb及其氧化物中的一種摻雜的氧化鈦，所述三明治結(jié)構(gòu)中間層TiO_x層為非摻雜氧化鈦或者為金屬Fe、Co、Ni、Mn及其氧化物中的一種或多種摻雜的氧化鈦，且y大于x。

2.按照權(quán)利要求1所述的氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器的制備方法，其特征在于，所述方法采用非化學(xué)計量比的燒結(jié)TiO_m作為基質(zhì)靶材，金屬Bi、Cr、Sb、Ta、Nb或其氧化物為上下層TiO_y層的摻雜靶材，金屬Fe、Co、Ni、Mn或其氧化物為中間層TiO_x層的摻雜靶材，通過射頻磁控濺射，在載氣作用下，在表面平整光潔的電學(xué)良導(dǎo)體基片上，制備得到含y＞x的TiO_y-TiO_x-TiO_y三明治結(jié)構(gòu)為基本單元的薄膜壓敏電阻器；

所述制備方法包括以下步驟：(1)在磁控濺射設(shè)備中，將TiO_m基質(zhì)靶材和摻雜靶材分別固定在不同靶位上，將清潔基片固定在樣品臺上；開啟機械泵抽至低真空，系統(tǒng)真空度達到10^-1Pa時開啟分子泵，直至系統(tǒng)的真空度達到2×10^-4Pa以上；(2)通入氬氣，首先進行預(yù)濺射2-10分鐘，以除去靶材表面的污染物；當(dāng)輝光穩(wěn)定下來后，在氬氣或在氬氣/氧氣混合氣氛中，開始依次濺射沉積TiO_y、TiO_x和TiO_y薄膜；(3)多次重復(fù)步驟(2)中的沉積濺射過程，可以得到含多個TiO_y-TiO_x-TiO_y基本結(jié)構(gòu)單元的復(fù)合多層薄膜壓敏電阻器；(4)從磁控濺射設(shè)備中移出所制備的薄膜樣品，分別在基片和薄膜上被電極，即得到所述壓敏電阻器。

3.按照權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述TiO_m基質(zhì)靶材中m在1.1-1.8之間；所述基片為高摻雜導(dǎo)電硅片、銅片、鉑片中的一種；所述氬氣和氧氣均為高純氣體，純度在在99.99vol.％以上；所述電極材料為銀、鋁、鈀、鉑、金中的一種；所述摻雜靶材料，用于摻雜TiO_x薄膜的為金屬Fe、Co、Ni、Mn及其氧化物中的一種或多種；用于摻雜TiO_y薄膜的為金屬Bi、Cr、Sb、Ta、Nb及其氧化物中的一種；在沉積中間層TiO_x薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar氣氣氛中，工作氣壓為0.8-2Pa，襯底為室溫，只濺射TiO_m靶，濺射功率為60-140W，每層濺射沉積均為0.5-2小時，濺射沉積獲得TiO_x薄膜；在沉積上下兩層TiO_y薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar、O₂混合氣體中，Ar/O₂混合氣體體積比為8∶1至1∶2，工作氣壓為0.8-2Pa，襯底為室溫，只濺射TiO_m靶，濺射功率為60-140W，每層濺射沉積均為0.5-2小時，濺射沉積獲得TiO_y薄膜；在沉積中間層摻雜TiO_x薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar氣氣氛中，工作氣壓為0.8-2Pa，襯底為室溫，同時濺射TiO_m靶和金屬Fe、Co、Ni、Mn及其氧化物中的一種或多種摻雜金屬或氧化物靶，濺射功率為60-140W，每層濺射沉積均為0.5-2小時，濺射沉積獲得低電阻率的金屬M摻雜氧化鈦(Ti，M)O_x復(fù)合薄膜；在沉積上下兩層摻雜TiO_y薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar、O₂混合氣體中，Ar/O₂混合氣體體積比為4∶1至1∶4，工作氣壓為0.8-2Pa，襯底為室溫，同時濺射TiO_m靶和金屬Bi、Cr、Sb、Ta、Nb及其氧化物中的一種摻雜金屬或氧化物靶，濺射功率為60-140W，每層濺射沉積均為0.5-2小時，濺射沉積獲得高電阻率的金屬N摻雜氧化鈦(Ti，N)O_y復(fù)合薄膜。