[发明专利]一种铪酸铅反铁电薄膜电容器的制备方法

说明书

本发明提供了一种铪酸铅反铁电薄膜电容器的制备方法，包括以下步骤：A)将乙酰丙酮铪和乙酸铅溶于由乙二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮组成的混合溶液中，得到PbHfO₃前驱液；B)将所述PbHfO₃前驱液旋涂在FTO玻璃衬底表面后进行干燥，得到前驱体薄膜；C)将所述前驱体薄膜在空气氛围下进行高温退火，得到铪酸铅反铁电薄膜；D)在所述铪酸铅反铁电薄膜表面镀顶电极，得到铪酸铅反铁电薄膜电容器。通过溶胶凝胶法，在合适的退火温度和退火时间下，首次合成了PbHfO₃薄膜，在FTO玻璃上制备的反铁电薄膜电容器，该薄膜具有良好的反铁电性能。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，尤其涉及一种铪酸铅反铁电薄膜电容器的制备方法。

背景技术

近年来，随着科技不断地发展，薄膜器件受到的关注不断增加，在各个领域内都很大的发展，高储能密度的反铁电薄膜电容器就是其中一个极具发展前景的方向。

反铁电材料与铁电材料最大的不同在于，反铁电材料中相邻偶极子为反向平行排列，在零电场下，其净极化强度为零。如果施加电场高于反铁电-铁电相转变电场时，它将变成铁电相，并出现宏观的极化。反铁电材料在微电子技术领域具有十分重要的应用前景，如可用于储能电容器，压电器件以及热释电探测器等方面，因此越来越多的科研人员注重开发性能稳定高效的反铁电材料及其器件。

铪酸铅(PbHfO₃)与锆酸铅(PbZrO₃)都属于反铁电材料，它们的结构类似，室温为正交相时，具有反铁电性能。目前铪酸铅(PbHfO₃)的单晶、陶瓷已经成功合成，然而薄膜及其器件并未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铪酸铅反铁电薄膜电容器的制备方法，本发明通过该方法首次合成了PbHfO₃反铁电薄膜，且制备的薄膜性能突出。

本发明提供一种铪酸铅反铁电薄膜电容器的制备方法，包括以下步骤：

A)将乙酰丙酮铪和乙酸铅溶于由乙二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮组成的混合溶液中，得到PbHfO₃前驱液；

B)将所述PbHfO₃前驱液旋涂在FTO玻璃衬底表面后进行干燥，得到前驱体薄膜；

C)将所述前驱体薄膜在空气氛围下进行高温退火，得到铪酸铅反铁电薄膜；

D)在所述铪酸铅反铁电薄膜表面镀顶电极，得到铪酸铅反铁电薄膜电容器。

优选的，所述乙酰丙酮铪与乙酸铅的摩尔比为1：(1～1.2)。

优选的，所述PbHfO₃前驱液中PbHfO₃的浓度为0.1～0.3mol/L。

优选的，所述乙二醇甲醚、冰醋酸和乙酰丙酮的体积比为(1～10): (1～10):1。

优选的，所述步骤B)中的旋涂按照以下步骤进行：

将所述PbHfO₃前驱液先在600～900转/秒的转速下旋涂5～20s，然后再再 5000～7000转/秒的转速下旋涂10～30s。

优选的，所述步骤B)中干燥的温度为300～400℃；

所述步骤B)中干燥的时间为5～20min。

优选的，所述步骤C)中高温退火的温度为650～700℃；

所述步骤C)中高温退火的时间为10～20min。

优选的，所述顶电极为Au、Ti、Al、Ag、W、TiN或Pt。