[發明專利]一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法有效
| 申請號: | 202211037683.9 | 申請日: | 2022-08-29 |
| 公開(公告)號: | CN115261978B | 公開(公告)日: | 2023-08-04 |
| 發明(設計)人: | 萬能;施輝;王明淵;田明;束俊鵬;陳若望 | 申請(專利權)人: | 東南大學 |
| 主分類號: | C30B23/02 | 分類號: | C30B23/02;C30B29/38;C30B29/52;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/24;C23C14/35 |
| 代理公司: | 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249 | 代理人: | 沈廉 |
| 地址: | 211102 江*** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 制備 具有 鐵電性 ab 堆垛 多層 氮化 薄膜 方法 | ||
1.一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:
步驟1.通過磁控濺射制備出(111)晶面的鎳單晶薄膜,使用的靶材為鎳靶;
步驟2.通過熱蒸發的方法在所述(111)晶面的鎳單晶薄膜上沉積一層鐵,獲得(111)晶面的鐵鎳合金薄膜;沉積用的鐵原料為純度99%以上的鐵絲或鐵粒,所述熱蒸發所用的蒸發舟為鎢舟;
步驟3.以制得的(111)晶面的鐵鎳合金薄膜作為催化襯底,置于石英舟中,放在管式爐中的恒溫區域,該恒溫區長度5-15cm;
步驟4.以氨硼烷作為前驅體,置于鉭舟中,再將鉭舟放在所述石英舟上風口位置;
步驟5.先將管式爐內氣壓抽至1-5?Pa,再通氬氣/氫氣混合氣將管式爐中氣壓恢復至一個大氣壓,此步驟5重復3遍以上;
步驟6.將所述管式爐升溫至1000-1050?℃,維持5-20分鐘,對鐵鎳合金薄膜襯底進行退火處理;
步驟7.將鉭舟放在石英管內,加熱帶裹在鉭舟位置處的石英管管壁外,加熱至100-120℃,鐵鎳合金薄膜襯底上開始生長多層氮化硼;
步驟8.所述多層氮化硼生長10-20分鐘后,快速撤去加熱帶,管式爐快速降溫;
步驟9.待管式爐降至室溫后,取出具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜。
2.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述(111)晶面的鎳單晶薄膜的制備,具體工藝參數為:濺射功率為50-100?W,濺射速率為0.45-1??/s,襯底溫度為390-410?℃,(111)晶面的鎳單晶薄膜厚度為200-300nm,濺射襯底為2英寸C面藍寶石片。
3.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述(111)晶面的鐵鎳合金薄膜中,鐵所占的原子比為30-50%;鐵含量通過控制鐵薄膜和鎳薄膜的厚度比例來實現。
4.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述管式爐的管徑為50mm、氣流量為500sccm時,氨硼烷重量為1-2mg,若管徑增大,要增大氨硼烷的量;若管徑減小,要減少氨硼烷的量,若氣流量增大,要增大氨硼烷的量,若氣流量減小,要減少氨硼烷的量。
5.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述鉭舟放在所述石英舟上風口,與石英舟的距離為10-100cm位置。
6.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述氬氣/氫氣混合氣中,氬氣/氫氣的流量比=1:1-9:1,氣流量500-1000?sccm。
7.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述步驟6將管式爐升溫至1000-1050?℃,其升溫的速度為10-15?℃/min。
8.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述步驟8中,管式爐快速降溫的速度為50-100?℃/min。
9.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述多層氮化硼,總厚度為10-100nm。
10.根據權利要求1所述的一種制備具有鐵電性的AB堆垛的多層氮化硼薄膜的方法,其特征在于,所述氮化硼薄膜以AB堆垛為主,或有少量ABC堆垛,均屬于平行堆垛方式。
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