制备高质量Ba(Ti_xSn_1-x)O₃铁电薄膜的方法

摘要

本发明提供一种制备高质量Ba(Ti_xSn_1-x)O₃铁电薄膜(BTS)的方法，包括以下步骤：1.将钛酸四丁酯[Ti(OC₄H₉)₄]和乙酸混合常温搅拌形成溶液A，将锡酸二丁脂[(C₄H₉)₂SnO]和乙酸混合常温搅拌形成溶液B，将乙酸钡、去离子水和乙酸混合搅拌再冷却至室温形成溶液C；2.将A、B溶液混合并加入乙二醇甲醚和乙二醇,常温搅拌得到溶液D，随后将溶液D与溶液C混合并加入聚乙二醇(PEG)，得到溶胶；3.将溶胶滴在Pt/Ti/SiO2/Si基片上旋涂成膜，在加热台上预热，再放置在真空管式炉中退火处理，重复旋涂、预加热和退火处理的步骤数次直到薄膜达到预期厚度。最后管式炉在650℃-850℃烧结10-40mins，空冷至室温。该方法工艺流程简单、稳定、成本低。

主权项

一种制备高质量Ba(Ti_xSn_1‑x)O₃铁电薄膜的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：a.前驱体溶液A的配制：将密度为0.2‑1g/ml的钛酸四丁酯和密度为0.5‑1.5g/ml的无水乙酸以摩尔比1:3‑1:8的比例混合，放置在磁力搅拌器上常温搅拌20‑40mins得到前驱体溶液A；b.前驱体溶液B的配制：将分析纯的二丁基氧化锡和密度为0.5‑2g/ml无水乙酸在烧杯中以摩尔比1:20‑1:30的比例混合，随后放置在磁力搅拌器上常温搅拌20‑60mins得到前驱体溶液B；c.前驱体溶液C的配制：将分析纯的乙酸钡、去离子水和密度为1.049g/ml无水乙酸在烧杯中以摩尔比1:1.5‑2:10的比例混合，随后用集热式恒温加热磁力搅拌器于20‑90℃油浴加热搅拌1‑3hrs得到前驱体溶液C；d.前驱体溶胶的配制：d1)将步骤a、b中得到的前驱体溶液A和前驱体溶液B混合放置在烧杯中，随后以体积比为2:1‑2:3的比例加入密度为0.2‑1g/ml,6‑10ml的乙二醇甲醚和密度为0.5‑3g/ml,2‑5ml的的乙二醇进行常温搅拌0.5‑3hrs，得到过程溶液D；d2)将步骤c得到的前驱体溶液C和步骤d1得到的过程溶液D混合放置在烧杯中反应生成溶胶，同时立刻加入分散剂聚乙二醇PEG，随后于20‑60℃水浴加热搅拌0.5‑3hrs，最后对溶胶进行过滤得到干净澄清的Ba(Ti_xSn_1‑x)O₃溶胶；e.涂膜：将上述步骤d中得到的Ba(Ti_xSn_1‑x)O₃溶胶陈化15‑24hrs使其凝胶化，用匀胶机将Ba(Ti_xSn_1‑x)O₃溶胶旋涂在Pt/Ti/SiO2/Si基片得到一层湿凝胶薄膜，将旋涂好的薄膜置于带盖刚玉舟中放在加热台上100‑400℃预加热10‑50mins，再将放有薄膜的刚玉舟放在管式炉中300‑500℃退火5‑20mins；旋涂、预加热、退火重复多次，直到薄膜达到预期厚度，最后将薄膜放在管式炉中于650℃‑850℃高温烧结20‑50mins，其中升温速率为3‑10℃/mins；烧结后的薄膜便沉积在了Pt/Ti/SiO2/Si基片上，得到Ba(Ti_xSn_1‑x)O₃铁电薄膜。