[發(fā)明專利]基于六角ErMnO3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810575100.5
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108962897B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾敏;陳義;李燁;陸旭兵;高興森;劉俊明
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: H01L27/11502
• 分類號: H01L27/11502;H01L27/11507
• 代理公司: 廣州駿思知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44425
• 代理人: 潘雯瑛

本發(fā)明涉及一種基于六角ErMnO₃外延薄膜的鐵電存儲器件及其制備方法。所述制備方法包括：采用激光脈沖沉積法，先在Al₂O₃單晶襯底上沉積底電極Pt外延薄膜，再在所述底電極Pt外延薄膜上沉積六角ErMnO₃外延薄膜，并對沉積的六角ErMnO₃外延薄膜進行退火處理。通過本發(fā)明制得的鐵電存儲器件具有較好的鐵電性，存儲信息穩(wěn)定，保持性能好，讀寫方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵電信息存儲器件領(lǐng)域，特別是涉及一種基于六角ErMnO₃外延薄膜的鐵電存儲器件及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著人類社會的發(fā)展，人們對材料性能的要求也越來越高。當(dāng)前，新材料的研究正沿著多功能化、高性能化、復(fù)合化方向發(fā)展。人們越來越寄希望于把電和磁性質(zhì)整合到多功能器件中。多鐵性材料就是這樣一種多功能型的材料，它集鐵電性和磁性于一體，它不但同時具有單一鐵電材料和磁性材料的特性，而且具有潛在的磁電耦合效應(yīng)，即電極化和磁化之間的相互調(diào)控。多鐵性材料能夠結(jié)合傳統(tǒng)的磁存儲和鐵電存儲各自的優(yōu)點，同時摒棄各自的缺點，實現(xiàn)信息存儲的電寫磁讀。正是因為這些特點，它將推動下一代信息存儲技術(shù)的新發(fā)展。另一方面，多鐵性材料中同時包含晶格和電子自由度即自旋、電荷和軌道，并且這些自由度同時起作用。因此，多鐵性材料為研究交叉耦合作用提供了廣闊的舞臺，同時具有基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重大意義。鐵酸鉍BiFeO₃是一種重要的多鐵性材料，但是鐵酸鉍BiFeO₃中的Bi易揮發(fā)難于制備。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于六角ErMnO₃外延薄膜的鐵電存儲器件，其優(yōu)點是儲存信息集成化，保持性能好，讀寫方便。本發(fā)明還提供一種基于六角ErMnO₃外延薄膜的鐵電存儲器件的制備方法，使其性能得到優(yōu)化。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：基于六角ErMnO₃外延薄膜的鐵電存儲器件的制備方法，包括以下步驟：

S1：采用激光脈沖沉積法在Al₂O₃單晶襯底上沉積底電極Pt外延薄膜；沉積過程中，真空度≤10^-4Pa，生長溫度為445～455℃；

S2：采用激光脈沖沉積法在所述底電極Pt外延薄膜上沉積六角ErMnO₃外延薄膜，并對沉積的六角ErMnO₃外延薄膜進行退火處理；沉積過程中，生長氧壓為0.8～1.2Pa，生長溫度為845～855℃；退火過程中，退火氧壓為90～110Pa，退火溫度為580～620℃，保溫時間為 25～35min，降溫速率為2～4℃/min。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明將多鐵性的六角ErMnO₃外延薄膜和底電極Pt復(fù)合，構(gòu)成異質(zhì)結(jié)，形成鐵電儲存器件，并對工藝參數(shù)進行改進，使制得的鐵電存儲器件具有較好的鐵電性。

進一步地，所述步驟S1的沉積過程中，激光能量密度為3.5～4.5J/cm²，頻率為4.5～5.5Hz，靶間距為4.5～5.5cm。

進一步地，所述步驟S1的沉積過程中，真空度為10^-4Pa，生長溫度為450℃，激光能量密度為4J/cm²，頻率為5Hz，靶間距為5cm。真空度和溫度會影響單晶外延薄膜的結(jié)晶與成相，激光能量密度和頻率會影響沉積速率，靶間距會影響薄膜均勻性，在該工藝條件下，可以獲得均勻性好、高質(zhì)量的Pt外延薄膜。

進一步地，所述步驟S1沉積的底電極Pt外延薄膜的厚度為45～55nm。優(yōu)選為50nm。

進一步地，所述步驟S2的沉積過程中，激光能量密度為1.5～2.5J/cm²，頻率為4.5～5.5Hz，靶間距為4.5～5.5cm。