[發明專利]紫外感光鑭鍶錳氧溶膠及其微細圖形化薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410356077.2
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104120416A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 段宗范;魏娟寧;趙高揚
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C23C20/08
• 分類號: C23C20/08
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于微電子和磁性材料技術領域，本發明涉及一種紫外感光鑭鍶錳氧溶膠的制備方法，本發明還涉及使用該溶膠制備微細圖形化薄膜的方法。

背景技術

具有鈣鈦礦晶體結構的鑭鍶錳氧化物(La_xSr_1-xMnO₃，簡寫為LSMO)是一種稀土錳氧化物，巨磁阻效應的發現使其成為材料科學研究的熱點。LSMO作為典型的磁電阻材料已被廣泛應用于計算機硬盤中的磁頭、隨機存儲器、換能器和傳感器等多種磁電阻效應器件中；在磁致冷領域，LSMO可作為室溫磁致冷材料，因而在醫療衛生，航天和汽車等行業具有廣闊的應用前景；此外，LSMO的居里溫度(T_c＝370K)高于室溫，并且在費米面處只存在全極化的3d態導帶，不存在s態，性質比較穩定，在空氣中不能被氧化，因而還是一種理想的鐵磁電極材料。

微細加工技術是對功能陶瓷薄膜進行圖形化的主要方法，是支撐電子和光電子元器件不斷進步的關鍵技術之一。現有的微細加工技術，如化學濕法刻蝕技術、深紫外線曝光技術、電子束曝光技術、離子束刻蝕技術、等離子體刻蝕技術、納米壓印法和軟印刷技術等，在微電子技術發展中發揮了關鍵作用，奠定了微電子學的基礎。由于這些技術都必須先制備功能陶瓷薄膜隨后才能進行相應的微細加工，故此類技術通常操作復雜、操作環境苛刻、費用高，而且加工材料僅限于半導體材料和部分聚合物材料。LSMO陶瓷薄膜耐蝕性強，極難腐蝕。所以，其高質量、大面積的微細圖形是很難用傳統的方法制備的。其次，上述技術如果直接用于LSMO薄膜的微細加工，往往會導致其物理化學性能發生變化，進而限制了其在微器件鄰域中的應用。

采用化學修飾的溶膠-凝膠法和紫外掩模/激光干涉法相結合的功能陶瓷薄膜及微細圖形制備技術(簡稱“感光溶膠-凝膠法”)是近年來發展起來的一種制備微細圖形化功能陶瓷薄膜的新方法。其特點是無需光刻膠、腐蝕液以及其它高精設備，并可實現陶瓷薄膜制備和微細圖形化加工的同步進行。感光溶膠-凝膠法已被應用于氧化硅、氧化鈦、氧化鋯、鋯鈦酸鉛和釔鋇銅氧等微細圖形化功能薄膜的制備，并成為制備高密度、集成化功能性陶瓷薄膜最具前途的工藝之一。但是，由于常規的“感光溶膠-凝膠法”所使用的乙酰丙酮/苯酰丙酮等化學修飾劑在LSMO溶膠中的相容性很差，致使目前尚沒有采用感光溶膠-凝膠法制備微細圖形化LSMO薄膜的相關文獻和專利報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種紫外感光鑭鍶錳氧溶膠的制備方法。

本發明的另一個目的是提供使用該紫外感光鑭鍶錳氧溶膠制備微細圖形化薄膜的方法，制備的薄膜表面微細圖形結構規整、工藝簡單、易于控制。

本發明所采用的第一種技術方案是：紫外感光鑭鍶錳氧溶膠的制備方法，是由La(NO₃)₃·6H₂O、Sr(CH₃COO)₂·0.5H₂O、Mn(CH₃COO)₂·4H₂O、2,2′-聯吡啶按照摩爾比為0.67:0.33:1:(0.665～1.33)制成的La_0.67Sr_0.33MnO₃感光溶膠，具體包括以下步驟：

步驟1：將Sr(CH₃COO)₂·0.5H₂O加入無水甲醇中，室溫下攪拌使其完全溶解，然后加入2,2′-聯吡啶，繼續攪拌20～30min，形成溶液A；

將Mn(CH₃COO)₂·4H₂O加入無水甲醇中，室溫下攪拌使其完全溶解，然后加入2,2′-聯吡啶，繼續攪拌20～30min，形成溶液B；

將La(NO₃)₃·6H₂O加入無水甲醇中，室溫下攪拌使其完全溶解，經室溫下攪拌后形成溶液C；

步驟2：將步驟1得到的溶液A、溶液B、和溶液C按鑭、鍶、錳三種金屬離子摩爾比為La³⁺:Sr²⁺:Mn⁴⁺＝0.67:0.33:1混合，得到化學組成為La_0.67Sr_0.33MnO₃的感光溶膠，加入適量甲醇定容至金屬離子總濃度為0.1～0.5mol/L。