[发明专利]一种透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜及其制备方法，所述透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜由通过脉冲激光沉积技术依次形成在云母柔性透明衬底上的钇稳定的氧化锆缓冲层、氧化铟锡透明底电极以及锆钛酸铅铁电薄膜层构成。本发明提供的透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜，透光性好，柔性耐弯折，在反复受力条件下仍能保持良好的电学性能，具备优良的可靠性。且制备方法工艺简单、快捷、制程稳定、制造周期短，相比于其他方法可以更直接快速地得到透明柔性铁电薄膜，同时能够保证其优良的电学特性。

技术领域

本发明涉及铁电薄膜与器件制备技术领域，具体涉及透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜及其制备方法。

背景技术

透明、柔性是新一代电子器件研究的热门课题，实现电子器件的透明与柔性在显示与存储领域具有广泛的应用前景。近年来，透明柔性电子产品也在消费电子产品中产生了重大商业影响，引起了许多电子厂商的广泛关注，其中LG公司率先推出了柔性透明OLED屏幕。在这些电子产品中，透明柔性铁电薄膜存储器是其中必不可少的一部分，这是因为铁电薄膜存储器，相比于一般的半导体存储器，具有非易失性、高速度、高容量、抗辐射与抗干扰性强、操作电压低和与IC工艺兼容的特点，因此，目前迫切需要进行透明柔性铁电薄膜存储器的研究。

透明柔性铁电薄膜存储器中最重要的是透明柔性铁电薄膜的制备，但是如何获得高品质的透明柔性铁电薄膜，如何让透明柔性铁电薄膜铁的制备工艺简单、快捷，是困扰着人们的难题，这在很大程度上限制了铁电材料的应用与发展。目前，制备全透明或柔性铁电存储器常选用的存储介质是有机铁电聚合物如P(VDF-TrFE)和PVDF，这类存储介质材料具有制造简单、能轻易实现弯曲和延展，但是同时它也具有与衬底结合较差、读取速度慢、易极化疲劳且不耐高等缺点，因此很有必要开发无机铁电材料，如今很多学者通过转移的方法把长好的无机铁电薄膜转移到柔性透明的衬底上，从而制备出透明柔性铁电薄膜器件，但是这种方法步骤繁琐，制造周期长，成功率低，从而制约了透明柔性铁电存储器的发展。

发明内容

基于此，本发明的目的旨在于克服现有制备透明柔性铁电薄膜技术的不足，而提供一种透光性好，柔性耐弯折，在反复受力条件下仍能保持良好的电学性的透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜。且其制备方法工艺简单、快捷、制程稳定、制造周期短，相比于其他方法可以更直接快速地得到透明柔性铁电薄膜，同时能够保证其优良的电学特性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜，所述透明柔性全氧化物异质外延铁电薄膜由通过脉冲激光沉积技术依次形成在云母柔性透明衬底上的钇稳定的氧化锆缓冲层、氧化铟锡透明底电极以及锆钛酸铅铁电薄膜层构成。

优选的，所述锆钛酸铅铁电薄膜层的组成化学式为Pb(Zr_0.1Ti_0.9)O₃、Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O₃、Pb(Z_r0.3Ti_0.7)O₃或Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃中的至少一种。

优选的，所述外锆钛酸铅铁电薄膜层的厚度为60～100nm。

优选的，所述云母柔性透明衬底为10～30μm厚的天然云母。

优选的，所述的钇稳定的氧化锆(YSZ)的质量比为Y₂O₃:ZrO₂＝1:9，这种质量比的钇稳定的氧化锆能够更好的起到缓冲层作用，有利于生长高质量的氧化铟锡薄膜。

优选的，所述的钇稳定的氧化锆(YSZ)的厚度为5～15nm。