一种对较厚铁电薄膜实施应力工程用于材料改性的方法

摘要

本发明提供了一种对较厚铁电薄膜实施应力工程用于材料改性的方法，通过采用磁控溅射在STO衬底上相继沉积LNO₃底电极、PZT薄膜和CFO薄膜，并形成a、c电畴共存的PZT薄膜层。本发明提供的方法克服了现有技术的不足，操作方法简单，性能稳定，重复性好，且能大幅提高大于100nm的厚光电功能薄膜材料的性能，同时大大降低了生产成本。

主权项

一种对较厚铁电薄膜实施应力工程用于材料改性的方法，所述较厚铁电薄膜指厚度大于100nm的铁电薄膜，其特征在于：通过采用磁控溅射，在STO基片上相继沉积LNO₃底电极、PZT薄膜和CFO薄膜，并形成a、c电畴共存的PZT薄膜层；具体由以下2个步骤组成：步骤1：溅射靶的制备步骤1.1：LNO陶瓷靶用纯度为99.9％La₂O₃和Ni₂O₃粉末按1:1的La、Ni原子比混合研磨后压制成块体，高温烧结，制成LaNiO₃陶瓷靶；步骤1.2：PZT陶瓷靶由PbO、ZrO₂和TiO₂粉末均匀混合，压制成形，最后烧结而成；步骤1.3：CFO陶瓷靶由CoO和Fe₂O₃粉末均匀混合研磨后压制成形，最后高温烧结，制成CoFe₂O₄陶瓷靶；步骤2：薄膜材料的制备步骤2.1：STO基片为100取向的单晶钛酸锶SrTiO₃；STO基片先用乙醇、丙酮交替进行超声清洗，然后用三氯乙烯进行化学清洗，最后在真空室内再用氩离子束刻蚀剥离清洗；步骤2.2：通入氩气和氧气，进行溅射沉积LaNiO₃薄膜，得到LNO薄膜；步骤2.3：将LaNiO₃靶换成PZT陶瓷靶，将溅射腔体本底抽真空，同时将镀有底电极LaNiO₃的STO基片加热，然后通入氩气，进行溅射沉积PZT薄膜；分别在不同的STO基片上进行不同时间的溅射操作，得到不同厚度的PZT薄膜样品；步骤2.4：将所得不同厚度的PZT薄膜样品同时放入真空室基片架上，将溅射腔体本底抽真空度，同时将所有不同厚度的PZT薄膜样品加热，然后通入氩气，进行溅射沉积CFO薄膜；控制溅射时间，使得在所有不同厚度PZT薄膜样品上都覆盖一层同样厚度的CFO薄膜层。