一种锆钛酸铅铁电薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及铁电薄膜与器件制备技术领域，具体涉及一种锆钛酸铅铁电薄膜的制备方法。其通过溶液改性与紫外辐照结合的办法，使得薄膜的烧结温度降低到了500℃以下，解决了现有PZT铁电薄膜烧结温度高，Pb元素容易挥发等缺陷，并达到了与Si集成电路兼容的目的。本发明采用的制备方法包括以下步骤：1）前驱溶液的制备；2)凝胶膜的制备；3）PZT凝胶膜的预处理；4）PZT前驱膜的终处理。

主权项

一种锆钛酸铅铁电薄膜的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：1）前驱溶液的制备：1.1将醋酸铅溶解在含有溶剂的溶液中，搅拌澄清后获得溶液A；1.2将钛酸丁酯溶液倒入含有溶剂和乙酰丙酮的混合溶液中，搅拌澄清后，获得溶液B；溶液B中，乙酰丙酮和钛酸丁酯的摩尔比为 1~2: 1；1.3将乙酰丙酮锆溶液倒入含有溶剂和硝酸的混合溶液中，搅拌澄清后，获得溶液C；溶液C中，乙酰丙酮锆和硝酸的摩尔比为1: 1；1.4将溶液A，溶液B和溶液C按照Pb:Zr:Ti摩尔比为1:0.52:0.48的比例混合，获得锆钛酸铅前驱溶液，所述的锆钛酸铅简称PZT；通过调节溶剂用量，使得溶液中Pb,Zr和Ti离子的总浓度控制在0.2~0.4mol/L范围内；2) 凝胶膜的制备：利用步骤1）获得的PZT前驱溶液，在镀有Pt、ITO或LaNiO₃导电层的Si基底上，通过提拉或旋涂法，制得PZT凝胶膜；3）PZT凝胶膜的预处理：将步骤2）获得的PZT凝胶膜，置于250‑300℃的加热板上，利用波长为184‑254nm的紫外灯辐照20‑50min，获得PZT前驱膜；4）PZT前驱膜的终处理：将步骤3）紫外灯辐照后的PZT前驱膜，置入红外感应加热炉中，快速升温至460‑480℃，并保温30分钟，得PZT薄膜；为了增加PZT薄膜的厚度，需重复步骤2），步骤3）及步骤4）5‑6次，即可获得晶化的PZT薄膜；所述的步骤1) 中所述的溶剂为甲醇或者乙二醇甲醚；所述的步骤3)紫外灯发射的紫外光中，波长184nm的紫外线占10%以上，而波长254nm的紫外线占80%以上；步骤3) 中所述的紫外灯与PZT前驱膜的距离保持在1‑5cm范围内；步骤4) 中所述的PZT前驱膜快速升温速度控制在每秒钟25‑50℃范围内。