[发明专利]一种钛酸锶钡薄膜材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种钛酸锶钡薄膜材料的制备方法，该方法采用直流磁控溅射法制备Pt/Ti底电极，采用Ba_xSr_1－xTiO₃陶瓷靶材及射频磁控溅射设备，在较低功率下预溅射后，在正常工艺条件下溅射BST薄膜，然后在O₂气氛中进行慢速热处理，如此重复进行三次；最后，采用直流磁控溅射在BST薄膜上制备上电极，得到具有夹心结构的材料样品。采用本发明的方法能得到具有钙钛矿结构、晶粒大小均匀、铁电性能较好的BST铁电薄膜，该铁电薄膜可用于动态随机存储器、介质移相器、压控滤波器、热释电红外探测器等领域。

主权项

1、一种钛酸锶钡薄膜材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)氧化硅基片将清洗干净的硅基片采用湿法氧化一层约500nm厚SiO2；(2)清洗基片将氧化后的硅基片在重铬酸钾溶液中浸泡30～100分钟后，用去离子水冲洗干净，置于去离子水中煮沸，烘干；在丙酮中超声波清洗，烘干；在酒精中超声波清洗，烘干；(3)制备底电极在磁控溅射真空室内装上铂靶和钛靶，在基片架上依次安装步骤2上清洗了的基片和掩膜I后，在本体真空度为5×10-3Pa、溅射功率为150W条件下先溅射钛10～30秒，再溅射铂30～300秒，在基片上得到铂厚度为100～300nm的Pt/Ti底电极；(4)溅射BST薄膜采用自制的带公自转的射频磁控溅射设备，将BaxSr1-xTiO3陶瓷靶安装在射频靶位置上，将步骤3中得到的具有Pt/Ti底电极的基片置于基片架上，当室内真空达到5×10-3Pa时充入O2和Ar，且O2和Ar的体积流量比为10∶1～1∶10，在真空度为5×10-1Pa、溅射功率为95W条件下，预溅射20～40分钟后，将溅射功率调至120W，再溅射10小时，即得到在Pt/Ti底电极上厚度为50～100nm的BST薄膜；(5)热处理将从步骤4中得到的在Pt/Ti底电极上厚度为50～100nm的BST薄膜从真空室取出后，立即放入洁净小坩埚内，然后将小坩埚置于气氛炉的石英管中，在O2流量为0.5～2L/min条件下，采用气氛炉的碳棒或电阻丝加热，采用智能温度调节仪控制气氛炉的升降温程序：在250分钟内使气氛炉内的温度从室温匀速升至600～700℃后，保温1小时，在300分钟内使气氛炉内的温度匀速降至200℃，然后关闭氧气和电源；(6)重复步骤(4)和步骤(5)三次；(7)制备上电极将步骤6中得到的基片重新置于真空室内，在磁控溅射真空室内装上铂靶，在基片架上安装基片和掩膜II，溅射铂100秒，得到厚度为100nm的铂电极。