一种利用纳米晶自组装过程制备纳米结构钛酸锶钡铁电薄膜的方法

摘要

本发明提供了一种利用纳米晶自组装过程制备钛酸锶钡铁电薄膜的方法。其技术方案是，将具有准立方形貌的钛酸锶钡纳米晶醇热(Glycothermal)条件下进行油酸分子表面修饰，然后分散在含有环己烷、正己烷和正辛烷的混合试剂中形成高稳定性的纳米晶分散液。通过微升注射器将纳米晶分散液定量转移在经化学抛光的单晶Si片或Pt/Ti/SiO2/Si片衬底表面上，通过控制有机溶剂挥发速度来调节纳米晶分散液在衬底表面的铺展速度，借助钛酸锶钡纳米晶颗粒间相互作用力，在衬底表面上自组装成紧密排列的具有纳米结构特征的铁电薄膜。本发明对超高密度铁电存储器平面纳米有序阵列结构的制备具有重要应用价值。

主权项

一种利用纳米晶自组装过程制备纳米结构钛酸锶钡铁电薄膜的方法，其具体步骤如下：(1)将具有规则形貌的钛酸锶钡纳米晶在醇热条件下进行晶粒表面的油酸分子修饰，以使其在非极性有机溶剂中达到完全的分散；(2)将油酸分子修饰后钛酸锶钡纳米晶从醇热液相中分离出，通过洗涤去除醇热过程残余液相和物理吸附油酸分子，得到油酸分子修饰的钛酸锶钡纳米晶；(3)以分析纯环己烷、正己烷和正辛烷为组分溶剂，配制混合有机溶剂，其中混合溶剂中组分溶剂的体积百分数为：环己烷60％‑80％、正己烷5％‑35％和正辛烷5％‑35％；将经油酸修饰的钛酸锶钡纳米晶在超声条件下分散于所配制的有机溶剂中，形成透明的稳定的钛酸锶钡纳米晶分散液；其中分散于其中的钛酸锶钡纳米晶含量为0.2～2.0g/100ml；(4)将经过丙酮、酒精洗涤后的单晶Si片或做有上电极的Pt/Ti/SiO2/Si片平放在一杯型玻璃容器中，在其周边对称放置圆形中速滤纸，后将玻璃瓶开口用透明塑料薄膜密封；(5)用计量注射器取在步骤(3)中配制的有机溶剂，通过在塑料薄膜上刺孔的方式将有机溶剂均匀滴在Si片周围的滤纸上，在玻璃容器中形成近饱和蒸汽压氛围；然后，用计量注射器取钛酸锶钡纳米晶的分散液一次性滴在Si衬底上使之铺展，并通过密封塑料薄膜上小孔大小和个数来调节有机溶剂的蒸发速率和分散液铺展速率；其中钛酸锶钡纳米晶分散液按Si片表面被单层或多层纳米晶面积全覆盖量的50～70％计算量引入；调节溶剂蒸发速度即纳米晶铺展速度所需薄膜上小孔的直径为0.2～1mm，小孔个数5～10个，直至Si衬底上溶剂完全蒸发；最后在衬底上得到自组装过程形成的钛酸锶钡纳米晶薄膜；(6)将表面形成有钛酸锶钡自组装纳米晶薄膜的Si片从玻璃容器中取出，转移到退火炉中进行退火热处理，除去钛酸锶钡纳米晶表面的油酸分子，并使纳米组装结构达到固化。