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一種鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料及其制備方法與流程

文檔序號:12609866閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料,其特征在于:該鐵電超晶格材料包括Pb(Zr0.52Ti0.48)O3與BaTiO3周期性交替生長。

2.按照權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料,其特征在于:該鐵電超晶格材料具有(001)面取向。

3.按照權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料,其特征在于:該鐵電超晶格材料中鋯鈦酸鉛和鈦酸鋇的周期厚度為5~72nm,重復(fù)的次數(shù)為3~38次。

4.按照權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料,其特征在于:該鐵電超晶格材料中的鋯鈦酸鉛和鈦酸鋇都呈現(xiàn)層狀生長,每個周期中鋯鈦酸鉛和鈦酸鋇的厚度都相等。

5.按照權(quán)利要求1所述的鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料,其特征在于:該鐵電超晶格材料與單層的鋯鈦酸鉛和鈦酸鋇鐵薄膜對比,漏電流降低了2~3個量級,介電常數(shù)增加了100%,介電損耗低于0.02,鐵電極化曲線對稱。

6.一種權(quán)利要求1所述鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料的制備方法,其特征在于,具體步驟如下:

(1)把鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇和鑭鈣錳氧靶材安放在脈沖激光沉積設(shè)備的沉積室中,其中,鋯鈦酸鉛摩爾比Pb:Zr:Ti:O=1.1:0.52:0.48:3,鈦酸鋇摩爾比Ba:Ti:O=1:1:3,鑭鈣錳氧摩爾比La:Ca:Mn:O=0.7:0.3:1:3;

(2)在0.7%Nb-SrTiO3基板上沉積鑭鈣錳氧和鋯鈦酸鉛緩沖層:利用 脈沖激光沉積法在基板溫度為750℃和40Pa氧壓的條件下,用激光轟擊鑭鈣錳氧靶材使得沉積厚度為4nm;然后將溫度降低至650℃,氧壓降為5Pa,用激光轟擊鋯鈦酸鉛靶材使得沉積厚度為5nm,在基板上依次沉積鑭鈣錳氧和鋯鈦酸鉛緩沖層;

(3)保持沉積系統(tǒng)的溫度為650℃,氧壓為5Pa,用激光先后轟擊鈦酸鋇靶材和鋯鈦酸鉛靶材,使得鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛的厚度相等,周期厚度為5nm~72nm;

(4)通過重復(fù)步驟(3)過程,保證制備超晶格的總厚度為200~220nm。

7.按照權(quán)利要求6所述鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料的制備方法,其特征在于:步驟(2)中,激光能量為0.5~1.2J/cm2,靶材與基板間的距離為4cm。

8.按照權(quán)利要求6所述鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料的制備方法,其特征在于:步驟(2)中,所述的0.7%Nb-SrTiO3基板用丙酮和乙醇清洗,然后升溫至750℃保溫60分鐘。

9.按照權(quán)利要求6所述鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料的制備方法,其特征在于:步驟(3)和(4)中,在交替生長鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛時,保證每生長一層薄膜間歇時間為30秒。

10.按照權(quán)利要求6所述鋯鈦酸鉛/鈦酸鋇鐵電超晶格材料的制備方法,其特征在于:步驟(4)中,成膜結(jié)束后,制備得到的鐵電超晶格材料在5×104Pa高純氧下原位退火30分鐘,然后以2℃/min的速率冷卻到室溫。

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