專利名稱：鎳酸鑭導電金屬氧化物薄膜材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種導電金屬氧化物薄膜材料，特別是一種鎳酸鑭導電金屬氧化物薄膜材料的制備方法背景技術人們發(fā)現(xiàn)，用鈣鈦礦結構的金屬氧化物，如La0.5Sr0.5CoO3，YBa2Cu3O7-δ，以及SrRuO3等，來代替金屬作為鋯鈦酸鉛(PZT)鐵電薄膜器件的底電極，可以大大增強PZT鐵電薄膜器件的抗疲勞特性。最近又一種鈣鈦礦結構的金屬氧化物鎳酸鑭(LaNiO3)引起了人們的極大關注，成為鐵電薄膜底電極的首選材料之一。這主要是因為LaNiO3的晶胞參數(shù)(a＝0.384nm)與鐵電薄膜非常接近，使之不僅可作為電極材料，而且還可以作為籽晶層來優(yōu)化鐵電薄膜的結構和性能。人們已利用物理方法在Si襯底上制備出了擇優(yōu)取向的鎳酸鑭薄膜。我們知道，化學溶液沉積方法(CSD)制備薄膜材料具有很多優(yōu)點，如工藝簡單，成本低，可制備大面積均勻薄膜等。但到目前為止，雖然采用化學溶液沉積法在Si襯底上制備鎳酸鑭薄膜已有文獻報道，參閱Appl.Phys.Lett.68(10)，(1996)P1347-1349，但生長出的鎳酸鑭薄膜無擇優(yōu)取向，因此在其上面不可能生長出高質量的鐵電薄膜材料，并且所用的原料較為昂貴，不利于商業(yè)發(fā)展。

發(fā)明內容
基于已有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡便，成本低廉的鎳酸鑭薄膜材料的制備方法，用該方法制備的薄膜材料具有高度擇優(yōu)取向且導電性能良好。
鎳酸鑭薄膜材料的制備采用化學溶液沉積(CSD)法，其過程為1前驅體溶液的配制溶劑為醋酸(CH3COOH)、去離子水，添加劑為甲酰胺(HCONH2)，其體積比為25-30∶5-6∶0.5-2。溶質為硝酸鑭(La(NO3)3·xH2O)，醋酸鎳(Ni(CH3COO)2·H2O)。配制的程序是A.稱取一定量的醋酸鎳(0.01-0.02摩爾)于一燒瓶中，加入一定量醋酸，然后在60-80℃溫度下加熱使之溶解；
B.再加入等摩爾量的硝酸鑭，在50-70℃溫度下，一邊不斷攪拌，一邊慢慢加入去離子水，水和醋酸的體積比為5-6∶25-30，直至不溶物消失，得到綠色透明的溶液；C.為了防止制成后的鎳酸鑭薄膜龜裂，還要向溶液中加入適量的甲酰胺(HCONH2)，水和甲酰胺的體積比為5-6∶0.5-2；D.最后將配制好的前驅體溶液通過0.2μm微孔的過濾器過濾，并通過加入或蒸發(fā)溶劑調節(jié)其濃度為0.3M。
2薄膜材料的制備A.成膜采用旋轉-鍍膜方式，將配制好的前驅體溶液滴到高速旋轉的基片上，基片轉速在3000-6000轉/分之間，并保持20到30秒，溶劑迅速揮發(fā)得到凝膠膜；B.然后將凝膠膜置于退火爐中分段進行熱處理，即在150-200℃加熱2到3分鐘，再在300-400℃熱解3到5分鐘，最后在500-650℃高溫退火3到5分鐘；C.重復上述過程多次，可得到所需厚度的鎳酸鑭薄膜材料。
使用本發(fā)明方法制備的鎳酸鑭薄膜材料，具有如下的效果1.以硝酸鑭(La(NO3)3·xH2O)和醋酸鎳(Ni(CH3COO)2·H2O為原料，大大降低了原材料的成本，而且整個工藝過程可在大氣環(huán)境中操作，給操作帶來了方便，使其有利于商業(yè)應用。
2.配制的前驅體溶液性能穩(wěn)定，可以長期保存。
3.本發(fā)明制備的鎳酸鑭薄膜材料呈顯高度的(100)取向，并顯示出金屬導電特性，用他作為籽晶層，可在其上制備出高質量的鐵電薄膜材料或可作為鐵電薄膜器件的底電極。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明的鎳酸鑭薄膜材料的電阻率隨溫度的變化曲線。
具體實施例方式
1.LaNiO3前驅體溶液的制備稱取0.01摩爾的醋酸鎳于100ml燒瓶中，再加入50ml醋酸，然后在70℃下加熱使之溶解。再加入等摩爾量的硝酸鑭，這時發(fā)現(xiàn)溶解很少，然后在60℃下和不斷攪拌下慢慢加入8ml去離子水，直至不溶物消失，得到綠色透明的溶液。為了防止得到的鎳酸鑭薄膜材料龜裂，還要向溶液中加入1.6ml甲酰胺(HCONH2)添加劑。最后將得到的前驅體溶液通過0.2μm的微孔過濾器過濾，并通過蒸發(fā)部分溶劑調節(jié)其濃度為0.3M。
2薄膜材料的制備采用旋轉-鍍膜方式制備鎳酸鑭薄膜材料，用膠頭滴管取鎳酸鑭前驅體溶液約0.5ml，滴在旋轉的基片上，轉速為4000轉/分鐘，時間20s，得到凝膠膜。將凝膠膜置于一快速退火爐中，在200℃下加熱3分鐘；然后在380℃熱解4分鐘；再在600℃高溫退火4分鐘，重復上述過程4次，可得到厚度約為160nm的鎳酸鑭薄膜材料。所說的基片為Si(100)取向。用四探針法測量其電阻率隨溫度變化曲線，見圖2，室溫下的電阻率約為7.6×10-4Ωcm，可作為鐵電薄膜材料的底電極材料。
權利要求
1.一種鎳酸鑭導電金屬氧化物薄膜材料的制備方法，其特征在于該制備方法的具體步驟如下(1)前驅體溶液的配制溶劑為醋酸(CH3COOH)、去離子水，添加劑為甲酰胺(HCONH2)，其體積比為25-30∶5-6∶0.5-2；溶質為硝酸鑭(La(NO3)3·xH2O)，醋酸鎳(Ni(CH3COO)2·H2O)，它們的摩爾比為1∶1，以0.3M濃度溶于溶液中，配制的程序是A.按上述的配制比先稱取一定量的醋酸鎳于一燒瓶中，加入一定量醋酸，然后在60-80℃溫度下加熱使之溶解；B.再加入等摩爾量的硝酸鑭，在50-70℃溫度下，一邊不斷攪拌，一邊慢慢加入去離子水，直至不溶物消失，得到綠色透明的溶液；C.為了防止制成后的鎳酸鑭薄膜龜裂，還要向溶液中加入適量的甲酰胺；D.最后將得到的前驅體溶液通過0.2μm微孔的過濾器過濾，并通過加入或蒸發(fā)溶劑調節(jié)其濃度為0.3M；(2)薄膜材料的制備A.成膜采用旋轉-鍍膜方式，將配制好的前驅體溶液滴到高速旋轉的基片上，基片轉速在3000-6000轉/分之間，并保持20到30秒，溶劑迅速揮發(fā)得到凝膠膜；B.然后將凝膠膜置于退火爐中分段進行熱處理，即在150-200℃下加熱2到3分鐘，再在300-400℃下熱解3到5分鐘，最后在500-650℃下高溫退火3到5分鐘；C.根據(jù)所需的鎳酸鑭薄膜材料厚度，決定重復上述過程次數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1一種鎳酸鑭導電金屬氧化物薄膜材料的制備方法，其特征在于所說的基片為Si材料(100)取向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鎳酸鑭導電金屬氧化物薄膜材料的制備方法,該方法包括:前驅體溶液的配制,即將溶劑醋酸、去離子水和添加劑甲酰胺與溶質醋酸鎳、硝酸鑭以0.3M的濃度在一定的溫度下混合得到前驅體溶液和薄膜材料的制備,即將配制好的前驅體溶液采用旋轉鍍膜方式在基片上得到凝膠膜,然后在快速退火爐中分段進行熱處理,形成薄膜材料。用該方法得到的薄膜具有高度的擇優(yōu)取向和良好的金屬特性,在室溫下的電阻率約為7.6×10
文檔編號C04B41/87GK1362749SQ0113908
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月7日 優(yōu)先權日2001年12月7日
發(fā)明者孟祥建, 孫璟蘭, 王根水, 郭少令, 褚君浩 申請人:中國科學院上海技術物理研究所