[发明专利]一种采用全无机前驱体溶液制备二氧化锆基铁电薄膜的方法及应用

摘要

本发明提供了一种采用全无机前驱体溶液制备二氧化锆基铁电薄膜的方法及应用。首先以无机锆盐、无机高对称相稳定剂作为前驱体配制澄清透明的全无机二氧化锆基前驱体溶液；然后根据氧化锆基薄膜的厚度要求，可多次将前驱体溶液涂覆在经过标准RCA清洗工艺清洗后的基片表面并经干燥、预热处理、快速退火晶化得到正交相Pca2₁空间群晶体结构的氧化锆基铁电薄膜。本发明的特点在于：薄膜厚度精确可控、致密性好、成膜均匀性好、表面粗糙度小、晶粒尺寸小；成本低廉，设备和操作环境要求简单，掺杂元素选择灵活多样，生产工艺简单，工艺重复性好、易于实现工业化生产。

主权项

1.一种采用全无机前驱体溶液制备二氧化锆基铁电薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备前驱体溶液：以无机锆盐和无机高对称相稳定剂作为原料，其中高对称相稳定剂的掺杂浓度为0‑50mol％，将原料和去离子水的混合溶液A室温搅拌，然后向溶液A中加入碱性沉淀剂，生成白色沉淀，控制pH值在7.0‑9.0之内，随后用去离子水离心清洗沉淀，得到沉淀B，向沉淀B中加入酸，得到混合液C，将混合液C持续搅拌，即得到澄清透明的氧化锆基前驱体溶液，控制澄清溶胶的pH值小于1.0；2)基片清洗和表面处理：采用标准的RCA清洗工艺清洗基片，随后将干燥的基片进行表面预处理，以增加基片表面与前驱体溶液的润湿性；3)涂覆和干燥处理：将上述步骤1)中得到的前驱体溶液涂覆在步骤2)后的基片上，在基片表面沉积一层薄膜后，将基片置于120‑170℃热板上加热1‑3min，重复上述步骤，直至获得所需膜厚；4)薄膜热处理：将上述3)得到的薄膜进行预热处理，以0.5‑3℃/min的升温速度加热到380‑420℃，随后，将预热处理过的薄膜在净化气体的保护下进行快速退火处理得到晶态的二氧化锆基铁电薄膜。