[發明專利]有機鋁、鎵源混溶式制備鋁鎵酸鉍薄膜的裝置

在審

• 申請號: 201710579305.6
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN107460452A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 尹海宏;宋長青;王志亮
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52;C23C16/40;C23C16/455
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙)32245
• 代理人: 蔡晶晶

技術領域

本發明涉及一種鉍基氧化物薄膜材料的制備裝置，具體地說是一種Bi(Al_xGa_1-x)O₃鐵電薄膜材料的制備裝置。

背景技術

本發明是申請號為CN201510765158.2的分案申請。

Pb(Zr_1-xTi_x)O₃(鋯鈦酸鉛，簡寫為PZT)是一種性能優異的鐵電材料。PZT是PbZrO₃和 PbTiO₃的固溶體，具有鈣鈦礦型結構。PbTiO₃和PbZrO₃是鐵電體和反鐵電體的典型代表，因為Zr和Ti屬于同一副族，PbTiO₃和PbZrO₃具有相似的空間點陣形式，但兩者的宏觀特性卻有很大的差異，鈦酸鉛為鐵電體，其居里溫度為492℃，而鋯酸鉛卻是反鐵電體，居里溫度為232 ℃，如此大的差異引起了人們的廣泛關注。研究PbTiO₃和PbZrO₃的固溶體后發現PZT具有比其它鐵電體更優良的壓電和介電性能，PZT以及摻雜的PZT系列鐵電陶瓷成為近些年研究的焦點。然而，由于PZT含有鉛元素，致使其生產、使用過程中容易造成對環境的污染，在歐美許多國家的法律中，已經明確規定限制或禁止使用含鉛的電子元器件，這極大地影響了PZT 的運用。近年來，Baettig從理論上預言了Bi(Al_xGa_1-x)O₃(鋁鎵酸鉍，簡寫為BAG)具有與 Pb(Zr_1-xTi_x)O₃同樣優異的鐵電和介電性能，由于BAG為無鉛材料，使其成為PZT的潛在替換者。然而目前尚未有成熟的Bi(Al_xGa_1-x)O₃材料的制備技術。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于提供一種可精確控制薄膜厚度的時空分離式自限制性表面吸附反應制備的Bi(Al_xGa_1-x)O₃薄膜材料的方法及裝置，所述的Bi(Al_xGa_1-x)O₃薄膜材料的空間群為Pcca。實現本發明目的具體技術方案是：

一種Bi(Al_xGa_1-x)O₃薄膜材料的制備方法，該方法原料采用有機鉍源、氧前驅體、鋁鎵有機源混合源(以下稱有機鋁鎵源)，有機鋁鎵源是有機鋁源與有機鎵源的混合物，有機鋁源和有機鎵源的比例由期望得到的Bi(Al_xGa_1-x)O₃薄膜的組分、所采用的有機鎵源、有機鋁源種類來決定。

在本發明中，有機鋁鎵源通過以一定比例的三乙基鋁和三乙基鎵溶解于二甲苯中得到，所述比例由所需要得到的Bi(Al_xGa_1-x)O₃的組分來決定，所述二甲苯包括：鄰二甲苯、間二甲苯或對二甲苯，可以是其中的一種，也可以是其中兩種或三種的混合物。通常地，二甲苯為由45％～70％的間二甲苯、15％～25％的對二甲苯和10％～15％鄰二甲苯三種異構體所組成的混合物。

所述Bi(Al_xGa_1-x)O₃薄膜材料的制備方法，采用專門設計的裝置來完成。

所述裝置包括但不限于：有機鉍源容器1、有機鉍源管路手動閥K1、有機鉍源管路自動閥AK1、有機鉍源載氣管路質量流量控制器MFC1、有機鋁鎵源容器2、有機鋁鎵源管路手動閥K2、有機鋁鎵源管路自動閥AK2、有機鋁鎵源載氣管路質量流量控制器MFC2、氧前驅體源容器3、氧前驅體管路手動閥K3、氧前驅體管路自動閥AK3、氧前驅體載氣管路質量流量控制器MFC3、惰性氣體容器4、惰性氣體管路手動閥K4、真空反應腔、真空計、真空泵、真空泵進氣口自動閥門AK4、設備控制器，真空反應腔中設有電加熱器和溫度傳感器，設備控制器可以是PLC或FPGA或單片機系統或計算機或專門設計的電路系統；有機鉍源容器1、有機鋁鎵源容器2、氧前驅體源容器3的容器均設有電加熱器和半導體制冷器；