專利名稱：鎢酸鋯薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于薄膜制備領(lǐng)域，具休涉及一種鎢酸鋯薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
立方相鎢酸鋯是目前負(fù)膨脹材料研究的熱點(diǎn)之一，其在0.3 1050K的溫度區(qū)間 內(nèi)始終保持負(fù)熱膨脹特性，負(fù)膨脹系數(shù)高，且表現(xiàn)為各向同性。這些優(yōu)異的性質(zhì)為 鎢酸鋯的廣泛應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。它可與正熱膨脹材料復(fù)合成低熱膨脹或零膨 脹材料，應(yīng)用于高精密度的光學(xué)顯微鏡或電子設(shè)備中，例如用于望遠(yuǎn)鏡，激光設(shè) 備，光纖通訊系統(tǒng)等的精確光聚焦與光路準(zhǔn)直，使其不受溫度漲落的影響，也可用 作精密光學(xué)鏡面及其襯底材料、計(jì)算機(jī)芯片、牙床填充材料等。薄膜材料與傳統(tǒng)粉 體材料相比有不可比擬的優(yōu)越性，如薄膜的晶粒細(xì)小，比表面積大，具有特殊的表 面結(jié)構(gòu)等。鉤酸鋯薄膜不但可以與集成電路和光路集成制備為精密的機(jī)械器件，而
且可以用于襯底材料來調(diào)控器件的熱穩(wěn)定性，具有廣泛的應(yīng)用前景。因此，鎢酸鋯 薄膜的研究具有非常重要的意義。目前，制備鎢酸鋯薄膜的方法多采用磁控濺射法， 該方法是以Zr()2和W03不同配比的復(fù)合陶瓷靶或純的鎢酸鋯陶瓷靶為濺射靶材，以 石英片為襯底，制備得到前驅(qū)體薄膜，前驅(qū)體薄膜在120(TC條件下熱處理3min后急 冷，合成了鎢酸鋯薄膜，但是，該方法需要借助昂貴的磁控濺射儀，還需要預(yù)先燒 制反應(yīng)物靶材料，并且薄膜制備需要高溫?zé)崽幚砗图崩涔に嚕趴貫R射法對(duì)工藝、 設(shè)備要求較高，該法制備鎢酸鋯薄膜的工藝復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有鎢酸鋯薄膜制備方法存在的操作復(fù)雜，成本高的 問題，而提出了一種鎢酸鋯薄膜的制備方法。
本發(fā)明鎢酸鋯薄膜的制備方法按照以下歩驟進(jìn)行 一、將0.82~1.92g硝酸氧鋯 加入到SlSmL溶劑中，在50 80。C條件下攪拌5 10min得到A溶液；其中溶劑為 乙酸、丙醇、異丙醇、甲醇、乙二醇、醋酸或乙二醇甲醚；二、將0.95~3.25g絡(luò)合 劑、15 25mL溶劑和1.15 3.92g的偏鎢酸銨混合均勻得到B溶液，其中絡(luò)合劑為擰 檬酸、乙二胺四乙酸或草酸，溶劑為乙酸、丙醇、異丙醇、甲醇、乙二醇、醋酸或 乙二醇甲醚；三、將A溶液和B溶液混合均勻，在35 60。C條件下陳化1~3天，得到溶膠；四、將步驟三制備得到的溶膠滴加到基片上，以3000 AOOOr/min旋涂5 lSs 即可得到濕膜，再將濕膜置于300 50(TC的平板爐上預(yù)燒l 3min;五、重復(fù)操作歩 驟四10 20次即可得到鎢酸鋯非晶薄膜；六、將鎢酸鋯非晶薄膜置于60(TC 800'C條 件下晶化10 40分鐘，即制備得到鎢酸鋯薄膜。
本發(fā)明步驟四中的基片為A1N基片、BN基片、MgO基片、八1203基片、Si3N4 基片、SiC基片、Si02基片、Si基片、Pt/Ti/Si(VSi基片或石英基片。
本發(fā)明中的制備方法主要由鎢酸鋯前驅(qū)體溶膠的制備、鎢酸鋯非晶薄膜的沉積 和鎢酸鋯非晶薄膜的晶化三個(gè)歩驟完成，本發(fā)明的方法所使用的儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，制 備均在低溫下進(jìn)行，耗能少，本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，成本低；本發(fā)明制備得到的 薄膜的XRD圖譜中的峰與標(biāo)準(zhǔn)卡片13-0557上的峰一致，可確定利用本發(fā)明的方法 制備得到的薄膜為鎢酸鋯薄膜，且從本發(fā)明制備出的鎢酸鋯薄膜的SEM照片上可以 看出薄膜表面平整致密、厚度均勻、晶粒大小均勻。


圖i為具體實(shí)施方式
十二制備得到的鴇酸鋯薄膜的XRD圖譜，其屮"+"為鎢酸 鋯，"*"為基片；圖2為具體實(shí)施方式
十二制備得到的鎢酸鋯薄膜表面的SEM照片； 圖3為具體實(shí)施方式
十二制備得到的鎢酸鋯薄膜斷面的SEM照片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間 的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式鎢酸鋯薄膜的制備方法按照以下步驟進(jìn)行一、 將0.82 1.92g硝酸氧鋯加入到5~15mL溶劑中，在50 8(TC條件下攪拌5~10min得 到A溶液；其屮溶劑為乙酸、丙醇、異丙醇、甲醇、乙二醇、醋酸或乙二醇甲醚； 二、將0.95 3.25g絡(luò)合劑、15 25mL溶劑和1.15 3.92g的偏鎢酸銨混合均勻得到B 溶液，其中絡(luò)合劑為檸檬酸、乙二胺四乙酸或草酸，溶劑為乙酸、丙醇、異丙醇、 甲醇、乙二醇、醋酸或乙二醇甲醚；三、將A溶液和B溶液混合均勻，在35 60。C 條件下陳化1~3天，得到溶膠；四、將步驟三制備得到的溶膠滴加到基片上，每平 方厘米的基片上滴加0.02~0.08mL的溶膠，以3000 4000r/min旋涂5 15s即可得到 濕膜，再將濕膜置于300 500。C的平板爐上預(yù)燒1 3min;五、重復(fù)操作步驟四10~20 次即可得到鎢酸鋯非晶薄膜；六、將鎢酸鋯非晶薄膜置于600。C 80(TC條件下晶化10~40分鐘，即制備得到鎢酸鋯薄膜。
本實(shí)施方式步驟五中通過旋涂次數(shù)控制鎢酸鋯非晶薄膜的厚度。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將1 1.6g硝
酸氧鋯加入到7 13mL溶劑中。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中將1.5g硝酸 氧鋯加入到10mL溶劑中。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟一中在60 7(TC條件下攪拌6 8min。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟二中將1.3 2.7g 絡(luò)合劑、17 22mL溶劑和1.6 3.3g的偏鎢酸銨混合均勻得到B溶液。其他步驟及參 數(shù)與具體實(shí)施方式
四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二或五不同的是步驟三在 45 55。C條件下陳化2天。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六不同的是步驟四中基片為A1N 基片、BN基片、MgO基片、Al203基片、Si3N4基片、SiC基片、Si02基片、Si基片、 Pt/Ti/Si02/Si基片或石英基片。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、五或七不同的是步驟四 中每平方厘米的基片上滴加0.03 0.06mL的溶膠。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一、二、五或七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同的是步驟四中以3200 3700r/min旋涂S 12s。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二、五、七或八不同的是步 驟六中制備得到的鎢酸鋯薄膜的厚度為300~500nm。其他步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方 式一、二、五、七或八相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式鎢酸鋯薄膜的制備方法按照以下步驟進(jìn)行一、
將1.2 1.7g硝酸氧鋯加入到8~12mL溶劑中，在60 70。C條件下攪拌5 10min得到 A溶液；其中溶劑為乙酸、丙醇、異丙醇、甲醇、乙二醇、醋酸或乙二醇甲醚；二、 將1.4 2.9g絡(luò)合劑、18 22mL溶劑和1.7~3.5g的偏鎢酸銨混合均勻得到B溶液，其 中絡(luò)合劑為檸檬酸、乙二胺四乙酸或草酸，溶劑為乙酸、丙醇、異丙醇、甲醇、乙 二醇、醋酸或乙二醇甲醚；三、將A溶液和B溶液混合均勻，在45 55。C條件下陳化2天，得到溶膠；四、將步驟三制備得到的溶膠滴加到基片上，每平方厘米的基 片上滴加0.03~0.06mL的溶膠，以3300 3600r/min旋涂10~12s即可得到濕膜，再 將濕膜置于350 45(TC的平板爐上預(yù)燒2min;五、重復(fù)操作步驟四12 18次即可得 到鎢酸鋯非晶薄膜；六、將鎢酸鋯非晶薄膜置于65CTC 75(TC條件下晶化10~40分鐘， 即制備得到鎢酸鋯薄膜。
本實(shí)施方式步驟四中基片為A1N基片、BN基片、MgO基片、八1203基片、Si3N4 基片'、SiC基片、Si02基片、Si基片、Pt/Ti/SKVSi基片或石英基片。
本實(shí)施方式制備得到的鎢酸鋯薄膜的厚度為340 460nm。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式鎢酸鋯薄膜的制備方法按照以下步驟進(jìn)行一、 將1.37g硝酸氧鋯加入到30mL溶劑中，在6(TC條件下攪拌8min得到A溶液；其中 溶劑為乙二醇甲醚；二、將1.60g絡(luò)合劑、30mL溶劑和2.2g的偏鉤酸銨混合均勻得 到B溶液，其中絡(luò)合劑為檸檬酸，溶劑為乙二醇甲醚；三、將A溶液和B溶液混合 均勻，在5(TC條件下陳化2天，得到溶膠；四、將步驟三制備得到的溶膠滴加到基 片上，以3500r/min旋涂lis即可得到濕膜，再將濕膜置于400°C的平板爐上預(yù)燒2min; 五、重復(fù)操作步驟四15次即可得到鎢酸鋯非晶薄膜;六、將鎢酸鋯非晶薄膜置于72(TC 條件下晶化30分鐘，即制備得到鉤酸鋯薄膜。
本實(shí)施方式步驟四中基片為Pt/Ti/Si02/Si基片。 本實(shí)施方式步驟四中每平方厘米的基片上滴加0.04mL的溶膠。 本實(shí)施方式步驟六中制備得到的鎢酸鋯薄膜的厚度為400nm。 本實(shí)施方式制備得到鎢酸鋯薄膜的XRD圖譜如圖1所示，圖1中的峰(211)、 (310)和(33"與標(biāo)準(zhǔn)卡片13-0557上的峰一致，這表明本實(shí)施方式制備得到的薄 膜為媽酸鋯薄膜。
本實(shí)施方式制備得到鎢酸鋯薄膜的SEM照片如圖2和圖3所示，其中圖2為鴨酸 鋯薄膜表面的SEM照片，圖3為鎢酸鋯薄膜斷面的SEM照片，從圖2和3可以看出本 實(shí)施方式制備出的鎢酸鋯薄膜表面平整致密、厚度均勻、晶粒大小均勻。
權(quán)利要求
1、鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在于鎢酸鋯薄膜的制備方法按照以下步驟進(jìn)行一、將0.82～1.92g硝酸氧鋯加入到5～15mL溶劑中，在50～80℃條件下攪拌5～10min得到A溶液；其中溶劑為乙酸、丙醇、異丙醇、甲醇、乙二醇、醋酸或乙二醇甲醚；二、將0.95～3.25g絡(luò)合劑、15～25mL溶劑和1.15～3.92g的偏鎢酸銨混合均勻得到B溶液，其中絡(luò)合劑為檸檬酸、乙二胺四乙酸或草酸，溶劑為乙酸、丙醇、異丙醇、甲醇、乙二醇、醋酸或乙二醇甲醚；三、將A溶液和B溶液混合均勻，在35～60℃條件下陳化1～3天，得到溶膠；四、將步驟三制備得到的溶膠滴加到基片上，每平方厘米的基片上滴加0.02～0.08mL的溶膠，以3000～4000r/min旋涂5～15s即可得到濕膜，再將濕膜置于300～500℃的平板爐上預(yù)燒1～3min；五、重復(fù)操作步驟四10～20次即可得到鎢酸鋯非晶薄膜；六、將鎢酸鋯非晶薄膜置于600℃～800℃條件下晶化10～40分鐘，即制備得到鎢酸鋯薄膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在于步驟一中 將l~1.6g硝酸氧鋯加入到7 13mL溶劑中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在于步驟一中 將1.5g硝酸氧鋯加入到10mL溶劑中。
4、 在根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在于步 驟一中在60 70。C條件下攪拌6 8min。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在于步驟二中 將1.3 2.7g絡(luò)合劑、17 22mL溶劑和1.6~3.3g的偏鎢酸銨混合均勻得到B溶 液。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或5所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在于步 驟三在45 55。C條件下陳化2天。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在于步驟四中 基片為A1N基片、BN基片、MgO基片、八1203基片、Si3N4基片、SiC基片、 Si02基片、Si基片、Pt/Ti/SiCVSi基片或石英基片。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 5或7所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在 于步驟四中每平方厘米的基片上滴加0.03~0.06mL的溶膠。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特征在于步驟四中 以3200 3700r/min旋涂8~12s。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 5、 7或9所述的鎢酸鋯薄膜的制備方法，其特 征在于步驟六中制備得到的鉤酸鋯薄膜的厚度為300 500nm。
全文摘要
鎢酸鋯薄膜的制備方法，它屬于薄膜制備領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有鎢酸鋯薄膜制備方法存在的操作復(fù)雜，成本高的問題。本發(fā)明的方法如下一、硝酸氧鋯和溶劑混合得到A溶液；二、絡(luò)合劑、溶劑和偏鎢酸銨混合得到B溶液；三、將A和B混合，配制溶膠；四、通過旋涂制備濕膜，再將濕膜預(yù)燒；五、制備鎢酸鋯非晶薄膜；六、鎢酸鋯非晶薄膜晶化后即得鎢酸鋯薄膜。本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，制備得到的薄膜表面平整致密、厚度均勻、晶粒大小均勻。
文檔編號(hào)C23C20/08GK101550548SQ20091007201
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者剛 李, 李錦州, 寧 柳 申請(qǐng)人:哈爾濱師范大學(xué)