多组元金属氧化物薄膜的制备方法

摘要

本发明采用多离子束反应共溅射装置，选取高纯金属，以及双金属合金或双金属拼接靶等作为靶材，在使衬底旋转并对它进行高温加热的条件下，通过控制各溅射离子源的能量和束流，选择适当的工作气体和气压，在不同衬底材料上在位生长制备均匀优质的外延或择优取向的PbO、TiO₂、PbTiO₃、Pb(Zr，Ti)O₃、(Pb，La)TiO₃及PbTiO₃/(Pb，La)TiO₃等单元、双元或多组元的金属氧化物薄膜，以及具有不同超晶格结构的薄膜。本发明可精确控制薄膜组分，且工艺稳定，重复性好，易于掌握，适于批量生产。

主权项

1、采有多离子束反应共溅射装置制备金属氧化物薄膜的方法，其特征是在该装置上设置三至四个溅射离子源，分别溅射三至四个高纯金属靶，或者其中一个为金属合金靶或双金属拼接靶，从这三个或者四个靶上溅射出来的材料汇聚在衬底表面上，对着衬底的第四个或者第五个离子源在成膜前对衬底进行预溅射清洗，在成膜过程中进行动态混合以改善薄膜质量，通过使衬底加热、旋转及选用不同的衬底材料，经由专门的通气管或(和)经由第四个或者第五个离子源通入反应气体，并通过控制和调节下列条件及参数：(1)靶直径 Φ60mm(2)靶与衬底之间的距离 120mm(3)本底真空度 4×10-4Pa(4)工作气体 Ar/O2=1/0.2-1/1(5)工作气压 3-8×10-2Pa(6)衬底转速 10-120转/分(7)衬底温度 550°-750℃(8)成膜速率 100-200A/分钟(9)溅射离子源能量 0.3-1.2KeV溅射离子源束流密度 2-12mA/cm2 即可在位生长制备出组分可调、具有择优取向或外延生长的多组元金属氧化物薄膜，同时，通过调节或者控制高纯金属靶的溅射个数及各个靶的溅射参数，或者改变靶材，也可制备出所需的不同品种及不同物理性能的单元氧化物，双元氧化物以及多组元的金属氧化物薄膜，以满足不同的使用要求。