[发明专利]一种在硅基片上生长(100)择优取向钛酸铋钠基薄膜的方法

摘要

本发明属于电子功能材料领域，具体涉及一种在硅基片上生长(100)择优取向钛酸铋钠基薄膜的方法。该系列薄膜的化学通式为Na0.5Bi0.5Ti1‑yXyO3‑δ，其中X为掺杂元素；y为掺杂元素的掺杂量；δ是为了维持电荷平衡所失去的氧原子的数目。本发明采用优化的化学溶液沉积制备技术，在硅基片上，制备了具有(100)择优取向的钛酸铋钠基薄膜。本发明整个制备工艺过程简单、易控，成本低廉，且制备出的薄膜晶相单一，择优取向度高。

主权项

一种在硅基片上生长(100)择优取向钛酸铋钠基薄膜的方法；制备的方法为优化的化学溶液沉积法以及热处理工艺；其特征是：以化学通式Na0.5Bi0.5Ti1‑yXyO3‑δ，其中X为掺杂元素；y为掺杂元素的掺杂量；δ是为了维持电荷平衡所失去的氧原子的数目；其中，所述钛酸铋钠基薄膜的制备工艺包括以下几个步骤：(1) 钛酸铋钠基薄膜前驱体溶液的制备1)选取醋酸钠、硝酸铋、乙酸锰、硝酸锆、乙酸锌、硝酸铁和钛酸四正丁酯为原料；按照Na0.5Bi0.5Ti1‑yXyO3‑δ的化学计量比，准确的称取原料；另称取适量的聚乙二醇2万，备用；2)称取一定量的乙酰丙酮于烧杯中，然后称取等量的钛酸四正丁酯逐滴加入乙酰丙酮中；室温下，在磁力搅拌器上搅拌4‑8小时完成钛的螯合；定义为溶液1;3)钠、铋、锰、锆、锌和铁原料的溶解可以是下列情况之一种：a分别称取醋酸钠和硝酸铋，以及乙酸锰、乙酸锌、硝酸铁中的任一种原料，溶解于适量乙酸中，在40~60°C下加热搅拌直至完全溶解，定义为溶液2;b将称取的醋酸钠、硝酸铋溶解于适量的乙酸中，在40~60°C下加热搅拌直至完全溶解；将称取的硝酸锆溶解于乙二醇甲醚中40~60°C下加热搅拌，不等溶液冷却逐滴加入适量的乙酰丙酮至澄清；将两种溶液混合定义为溶液2;4)将称取的聚乙二醇2万溶解于乙二醇甲醚中，在50~70°C加热搅拌直至完全溶解，定义为溶液3;5)待所有溶液冷却后，将溶液2、溶液3逐次加入到溶液1中，并在磁力搅拌器上搅拌8~14小时至混合均匀，前驱体溶液的浓度控制在0.2~0.4mol/L;(2) 单晶硅基片的清洗1)丙酮超声清洗；2)无水乙醇超声清洗；3)浓硫酸:双氧水=1:1煮沸并保持15min；4)在煮沸的去离子水中冲洗10min；5)红外灯烘干备用；(3) 薄膜材料的制备：用旋涂法结合层层退火工艺制备薄膜1)利用旋涂的方法将前驱体溶液均匀地涂敷在硅基片上，然后将其放在电加热板上进行预处理，再放到快速升温退火炉中进行退火处理;2)将退火处理后的薄膜再重复上述过程，直到薄膜的厚度达到300~500nm厚度要求。