[發明專利]一種利用可溶性支撐層轉移鈣鈦礦氧化物薄膜的方法

有效

• 申請號: 202010113818.X
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111362309B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 劉明;周子堯;彭斌;胡忠強;邱瑞玢
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;C23C14/00;C23C14/08;C23C14/28;C23C14/58
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

一種利用可溶性支撐層轉移鈣鈦礦氧化物薄膜的方法，包括以下步驟：步驟1，清洗基底，在薄膜與基底之間生長一層水溶性犧牲層；步驟2，使用AR3510T光刻膠作為薄膜剝離時的支撐層；步驟3，將涂覆了光刻膠的薄膜脫離光刻膠，將薄膜轉移至其他基底；步驟4，使用丙酮將支撐層去除。本發明根據柔性器件材料研究過程中樣品制備所遇到的問題進行了一系列改進，利用鋁酸鍶和鈣鈦礦型氧化物晶格常數比較匹配且溶于水的特性，方便剝離氧化物薄膜不至于損傷薄膜。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦型氧化物薄膜分析測試領域，特別設計一種利用光刻膠轉移鈣鈦礦型氧化物薄膜的方法。

背景技術

鈣鈦礦復合氧化物具有獨特的晶體結構，尤其經過摻雜后形成的晶體缺陷結構和性能，被應用或者可被應用在固體燃亮電池、固體電解質、傳感器、高溫加熱材料、固體電阻器及替代貴金屬的氧化還原催化劑等諸多領域，是化學、物理和材料等領域的研究熱點

柔性可穿戴電子器件在醫療、生物傳感器等方面的應用越來越廣泛，高性能的柔性電子材料也迎來了發展的新階段，這對鈣鈦礦氧化物薄膜的柔性性能也提出了更高的要求。

經過廣泛查閱有關文獻和資料，發現目前的鈣鈦礦氧化物薄膜轉移方法具有以下幾項缺陷和不足：(1)目前普遍采用的鈣鈦礦氧化物保薄膜轉移方法，使用鑭鍶錳氧作為犧牲層，雖晶格常數較為匹配，但鑭鍶錳氧的腐蝕劑為酸，這對氧化物薄膜會造成部分損傷。(2)鈣鈦礦型氧化物薄膜表面較為致密平整，使用PDMS或者PET等有機物作為支撐層轉移薄膜后，去除支撐層時容易將薄膜撕裂。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用光刻膠轉移鈣鈦礦型氧化物薄膜的方法，以解決上述問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種利用可溶性支撐層轉移鈣鈦礦氧化物薄膜的方法，包括以下步驟：

步驟1，清洗基底，在薄膜與基底之間生長一層水溶性犧牲層；

步驟2，使用AR3510T光刻膠作為薄膜剝離時的支撐層；

步驟3，將涂覆了光刻膠的薄膜脫離光刻膠，將薄膜轉移至其他基底；

步驟4，使用丙酮將支撐層去除。

進一步的，步驟1中，在基底上使用脈沖激光沉積系統生長一層鋁酸鍶單晶薄膜作為水溶性犧牲層；在鋁酸鍶單晶薄膜上再生長鈣鈦礦氧化物薄膜。

進一步的，清洗基底為：分別使用丙酮、酒精和去離子水超聲清洗基底5分鐘；使用脈沖激光沉積系統在基底上沉積鋁酸鍶薄膜，所用鋁酸鍶靶材為致密陶瓷靶材，生長溫度760℃，氧壓為15Pa，激光頻率為3Hz，時間為10分鐘，鋁酸鍶薄膜厚度20nm。

進一步的，步驟2中，在鈣鈦礦氧化物薄膜表面滴AR3510T光刻膠，使用注射器吸除多余光刻膠；將涂覆了光刻膠的薄膜連同基底放入烘箱中，在115℃溫度下烘烤20分鐘，得到有支撐層的鈦礦氧化物薄膜。

進一步的，將光刻膠滴至鈣鈦礦氧化物薄膜表面后，使注射器尖端斜切口平面平行于薄膜表面伸進光刻膠液滴中，吸除多余光刻膠，留下一層光刻膠。

進一步的，步驟3中，將涂覆了光刻膠的薄膜連同基底放進去離子水中，浸泡1到10個小時；待表面涂覆了光刻膠的薄膜與基底脫離后將其撈至任意平整基底。

進一步的，步驟4中，將承載著薄膜的基底放在熱臺上烘干水分；將承載著薄膜的基底放進丙酮中，待光刻膠溶解后拿出；使用氧等離子體去膠機將殘留的光刻膠去除。

進一步的，去除光刻膠時，應先將涂覆有光刻膠轉移至所需襯底上的薄膜一邊放進丙酮里，待光刻膠逐漸溶解時再逐漸深入，直至整個薄膜浸入丙酮中；光刻膠完全溶解后將薄膜取出，用干凈的流動丙酮沖洗薄膜表面；使用氧等離子體去膠機對殘留的光刻膠加以去除，功率為350W，時間為10分鐘。