一種氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器及其制備方法，屬于電子信息材料制備及其應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明采用非化學(xué)計量比的燒結(jié)TiOm作為基質(zhì)靶材，其他金屬或其氧化物為摻雜靶材，通過射頻磁控濺射，在載氣作用下，在表面平整光潔的導(dǎo)電基片上，制備得到以TiOy-TiOx-TiOy(y＞x)三明治結(jié)構(gòu)為基本單元的薄膜壓敏電阻器。用該法制備所述薄膜壓敏電阻，沉積條件嚴(yán)格可控、工藝重復(fù)性好，可在大面積基片上獲得厚度均勻的薄膜。壓敏電阻器非線性性能優(yōu)異、壓敏電壓可控，特別適合大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路的過壓保護，如在電源系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、電動機保護、汽車電子系統(tǒng)、家用電器等方面有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高性能氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器及其制備方法，屬于電子信息 材料制備及其應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓敏電阻器（Varistor)是指在一定溫度下和某一特定電壓范圍內(nèi)具有非線性電 流-電壓特性、其電阻隨著施加的電壓增加而急劇減小的一種半導(dǎo)體材料器件。它的應(yīng)用 很廣，可以用作抑制輸電線路浪涌的閥元件和各種電子元器件的過壓保護元件（又叫瞬態(tài) 電流抑制器或浪涌抑制器）等。
[0003] 目前，商業(yè)化的壓敏電阻器主要是以氧化鋅為基的復(fù)合材料電子陶瓷元件。這種 壓敏電阻材料是用氧化鋅和多種其他金屬氧化物添加劑混合燒結(jié)而成，其中構(gòu)成壓敏電阻 的核心材料為氧化鋅，其結(jié)構(gòu)包括氧化鋅晶粒和晶粒周圍的晶界層，氧化鋅晶粒的電阻率 很低，而晶界層電阻率很高，相接觸的兩個晶粒之間形成肖特基勢壘，成為一個壓敏電阻單 元，許多單元通過串聯(lián)組成一個壓敏電阻器。即是說ZnO壓敏電阻器的壓敏性質(zhì)來自其晶 界效應(yīng)。此外，以其他半導(dǎo)體氧化物（如氧化錫、氧化鈦等）為基的復(fù)合陶瓷壓敏電阻器大 多具有類似的結(jié)構(gòu)和作用機制。
[0004] 而隨著大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路的飛速發(fā)展，要求壓敏電阻器的性能更高，器 件更小，以ZnO為代表的低壓壓敏電阻器在計算機、通訊設(shè)備、鐵路信號、汽車組件、微型電 機以及各種其他電子器件的低壓電路的過壓保護方面的潛能受到關(guān)注。如目前常用各類流 延法制備切片式（chip)氧化鋅基壓敏電阻器。但是，由于燒結(jié)陶瓷器件和流延法的局限 性，這類壓敏電阻器難于進一步小型化。另一方面，由于表面工程技術(shù)的發(fā)展，薄膜化成為 壓敏電阻器小型化的一個有效途徑，引起廣泛關(guān)注。如Suzuoki等利用射頻濺射法在玻璃 基片上沉積了 Zn0/Bi203雙層薄膜，膜厚分別為Ιμπι/0. 3μπι，器件壓敏電壓< 10V，并具有 較大的非線性系數(shù)（Υ. Suzuoki，et al. Journal of Physics D :Applied Physics，1987, 20 : 511-517) ;Horio等利用射頻濺射法制備了 Zn0/Pr60n雙層薄膜，膜厚分別為600nm/400nm， 壓敏電壓為20V，非線性系數(shù)為10 (Ν· Horio, et al. Vacuum，1998, 51 :719-722)。此外，運用 其他方法，如sol-gel噴霧熱分解法、脈沖激光沉積法等也能制備各種ZnO多晶薄膜壓敏電 阻器。這些研究表明，薄膜化是開發(fā)低壓壓敏電阻器的一個有效方向，且薄膜化有利于元件 小型化和集成化。但是，目前還沒有氧化鈦薄膜壓敏電阻器的報道。
[0005] 此外，磁控濺射法是一種成熟的薄膜制備技術(shù)，應(yīng)用廣泛；與其它方法相比，磁 控濺射法沉積薄膜材料具有附著性好，致密度高，生長溫度低，沉積速度快，可以在不同的 生長氣氛中大面積制備薄膜材料等優(yōu)點。因此，本發(fā)明利用射頻磁控濺射方法，以非化學(xué) 計量比的燒結(jié)Ti0 m作為基質(zhì)靶材，其他金屬或其氧化物為摻雜靶材，通過控制磁控濺射 沉積過程中的濺射功率、氣氛、基底溫度、濺射時間等參數(shù)，首次設(shè)計并制備得到了一種以 Ti0y-Ti0x_Ti0y(y>x)三明治（sandwich)結(jié)構(gòu)為基本結(jié)構(gòu)的薄膜壓敏電阻器。這種壓敏 電阻器本質(zhì)上是其三明治結(jié)構(gòu)單元中各層缺陷濃度不同導(dǎo)致的。用這種方法制備的薄膜壓 敏電阻器，材料的組成和結(jié)構(gòu)簡單、壓敏電阻器器形和薄膜厚度可控、結(jié)構(gòu)致密、非線性性 能優(yōu)異、壓敏電壓可控等特點，在大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路的過壓保護中有廣泛的應(yīng)用 前景。而且用這種方法制備所提出的薄膜壓敏電阻，沉積條件嚴(yán)格可控、濺射工藝可重復(fù)性 好，可以在大面積基片上獲得厚度均勻的薄膜等優(yōu)點。工藝過程簡單、環(huán)保，有利于降低制 備成本。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的之一在于提出一種高性能氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器，這種薄膜型 壓敏電阻器組具有材料的組成和結(jié)構(gòu)簡單、壓敏電阻器器形和薄膜厚度可控、結(jié)構(gòu)致密、非 線性性能優(yōu)異、壓敏電壓可控等特點，特別適合大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路的過壓保護，如 在電源系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、電動機保護、汽車電子系統(tǒng)、家用電器等方面有廣泛的應(yīng) 用前景。
[0007] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種相應(yīng)的高性能氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器的制 備方法。用這種方法制備所提出的薄膜壓敏電阻，沉積條件嚴(yán)格可控、濺射工藝可重復(fù)性 好，可以在大面積基片上獲得厚度均勻的薄膜等優(yōu)點。工藝過程簡單、環(huán)保，有利于降低制 備成本。
[0008] 為了達成上述目標(biāo)，本發(fā)明提出的氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器，其特征在于，所述 壓敏電阻器含有一個或者多個Ti0 y-Ti0x-Ti0yH明治結(jié)構(gòu)單元。其中，上下層TiOy層和中 間層Ti〇 x層可分別使用不同的其他金屬進行摻雜，目的是分別實現(xiàn)上下層Ti〇y層電阻率增 大和中間層Ti〇 x層電阻率減小，從而提高壓敏電阻器的非線性。
[0009] 本發(fā)明提出的氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器的制備方法，其特征在于，所述方 法采用非化學(xué)計量比的燒結(jié)Ti〇 m作為基質(zhì)靶材，其他金屬或其氧化物為摻雜靶材，通 過射頻磁控濺射，在載氣作用下，在表面平整光潔的電學(xué)良導(dǎo)體基片上，制備得到以 Ti0y-Ti0x-Ti0y(y>X)三明治結(jié)構(gòu)為基本單元的薄膜壓敏電阻器。所述方法包括以下步 驟：
[0010] (1)在磁控濺射設(shè)備中，以非化學(xué)計量比的燒結(jié)Ti〇m作為基質(zhì)靶材，其他金屬或其 氧化物為摻雜靶材，將不同靶材固定在不同靶位上，將清潔基片固定在樣品臺上；開啟機械 泵抽至低真空，系統(tǒng)真空度達到K^Pa時開啟分子泵，直至系統(tǒng)的真空度達到2Xl(T 4Pa以 上。
[0011] (2)通入工作氣體氬氣，首先進行預(yù)濺射，以此除去靶材表面的污染物；當(dāng)輝光穩(wěn) 定下來后，開始薄膜濺射沉積。在沉積中間層TiO x薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar氣氣氛 中，襯底為室溫，只濺射TiO"^E，控制濺射功率和時間，濺射沉積獲得TiO x薄膜。在沉積上 下兩層TiOy薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar、02混合氣體中，襯底為室溫，只濺射TiO m靶， 控制濺射功率和時間，濺射沉積獲得TiOy薄膜。在沉積中間層摻雜TiOx薄膜時，以Ar為濺 射氣體，在Ar氣氣氛中，襯底為室溫，同時濺射TiO m靶和摻雜金屬或氧化物靶，控制濺射功 率和時間，濺射沉積獲得低電阻率的〇1^)0!￡復(fù)合薄膜（M為摻雜金屬）。在沉積上下兩層 摻雜TiO y薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar、02混合氣體中，襯底為室溫，同時濺射TiOm靶和 摻雜金屬或氧化物靶，控制濺射功率和時間，濺射沉積獲得高電阻率的（Ti，N)0 y復(fù)合薄膜 (N為摻雜金屬，但與Μ可不同）。
[0012] (3)多次重復(fù)步驟⑵中的沉積濺射過程，可以得到含多個Ti0y-Ti0 x-Ti0y基本結(jié) 構(gòu)單元的復(fù)合薄膜壓敏電阻器。
[0013] (4)從磁控濺射設(shè)備中移出所制備的薄膜樣品，分別在基片和薄膜上被電極，即得 到所述壓敏電阻器。
[0014] 在上述制備方法中，所述步驟（1)中的燒結(jié)TiO^靶材中m在1. 1-1. 8之間。
[0015] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中的用于摻雜TiOx薄膜的金屬或其氧化物靶材 為金屬Fe、Co、Ni、Μη及其氧化物中的一種或多種。
[0016] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中的用于摻雜TiOy薄膜的金屬或其氧化物靶材 為金屬Bi、Cr、Sb、Ta、Nb及其氧化物中的一種。
[0017] 在上述制備方法中，所述步驟（1)中基片為高摻雜導(dǎo)電硅片、銅片、鉬片中的一 種。
[0018] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中氬氣的純度在99. 99vol. %以上。
[0019] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中氧氣的純度在99. 99vol. %以上。
[0020] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中沉積時保持基片溫度為室溫。
[0021] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中的濺射沉積過程中的工作氣壓為0. 8_2Pa。
[0022] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中的預(yù)濺射時長一般為2-10分鐘。
[0023] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中的濺射功率為60-140W。
[0024] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中的各層薄膜的濺射沉積時間相同，分別為 0. 5-2小時。
[0025] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中沉積上下兩層TiOy薄膜時，Ar/0 2混合氣體體 積比為8 : 1至1 : 2。
[0026] 在上述制備方法中，所述步驟（2)中沉積上下兩層摻雜TiOy薄膜時，Ar/0 2混合氣 體體積比為4 : 1至1 : 4。
[0027] 在上述制備方法中，所述步驟（3)中的復(fù)合薄膜壓敏電阻器含1-10個重復(fù) Ti0y-Ti0x-Ti0y 結(jié)構(gòu)單元。
[0028] 在上述制備方法中，所述步驟（4)中的電極材料為銀、鋁、鈀、鉬、金中的一種。
[0029] 采用本技術(shù)制備氧化鈦薄膜，具有重復(fù)性好，沉積條件嚴(yán)格可控，可以大面積沉積 獲得均勻薄膜等特點，所獲得的壓敏電阻器具有高壓敏電壓、高非線性系數(shù)等特點。但是， 因為薄膜的厚度可控，這種壓敏電阻器無論是在高工作電壓還是低工作電壓電器上都可以 使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明所提出的只含有一個Ti0y-Ti0x-Ti0 y結(jié)構(gòu)單元的氧化鈦薄膜壓敏電 阻器示意圖
[0031] 圖2是本發(fā)明實施例1所制得的氧化鈦薄膜壓敏電阻器的電流-電壓曲線
[0032] 圖3是本發(fā)明實施例2所制得的氧化鈦薄膜壓敏電阻器的電流-電壓曲線
[0033] 圖4是本發(fā)明實施例3所制得的氧化鈦薄膜壓敏電阻器的電流-電壓曲線
【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。
[0035] 本發(fā)明提出一種高性能的氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器，其特征在于，所述壓敏 電阻器以Ti0 y-Ti0x-Ti0y(y > X)三明治結(jié)構(gòu)為基本單元，其中每個三明治結(jié)構(gòu)的上下層 TiOy層和中間層TiOx層可分別使用不同的其他金屬進行摻雜，分別實現(xiàn)上下層TiO y層電 阻率增大和中間層TiOx層電阻率減小的目的，從而提高壓敏電阻器的非線性。只含有一個 Ti0y-Ti0x-Ti0y結(jié)構(gòu)單元的氧化鈦薄膜壓敏電阻器如圖1 ;復(fù)合薄膜壓敏電阻器則含有多 個重復(fù)的Ti〇y-Ti〇x-Ti〇y結(jié)構(gòu)單元。
[0036] 本發(fā)明還提出了這種氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器的制備方法，其特征在于，所述 方法采用非化學(xué)計量比的燒結(jié)TiO m作為基質(zhì)靶材，其他金屬或其氧化物為摻雜靶材，通過 射頻磁控濺射的方法，在載氣作用下，在表面平整光潔的電學(xué)良導(dǎo)體基片上，制備得到以 Ti0y-Ti0x-Ti0y(y>X)三明治結(jié)構(gòu)為基本單元的薄膜壓敏電阻器。所述方法通過射頻反應(yīng) 磁控濺射在導(dǎo)電基片上沉積不同組成的氧化鈦薄膜壓敏電阻器，包括以下步驟和內(nèi)容：
[0037] (1)在磁控濺射設(shè)備中，以非化學(xué)計量比的燒結(jié)TiOm(m = 1. 1-1. 8)作為基質(zhì)靶 材，其他金屬或其氧化物為摻雜靶材，將不同靶材固定在不同靶位上，將清潔基片固定在樣 品臺上；開啟機械泵抽至低真空，系統(tǒng)真空度達到K^Pa時開啟分子泵，直至系統(tǒng)的真空度 達到2X10_ 4Pa以上。
[0038] (2)通入工作氣體高純氬氣，首先進行2-10分鐘預(yù)濺射，以此除去靶材表面的污 染物；當(dāng)輝光穩(wěn)定下來后，在氬氣或在氬氣/氧氣混合氣氛中，開始依次濺射沉積Ti〇 y、Ti〇x 和Ti〇y薄膜。
[0039] (3)在沉積中間層TiOx薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar氣氣氛中，工作氣壓為 0. 8-2Pa，襯底為室溫，只濺射TiOm靶，濺射功率為60-140W，每層濺射沉積均為0. 5-2小時， 濺射沉積獲得TiOx薄膜。
[0040] (4)在沉積上下兩層TiOy薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar、02混合氣體中，Ar/0 2 混合氣體體積比為8 : 1至1 : 2,工作氣壓為0.8-2Pa，襯底為室溫，只濺射TiOm-，濺射 功率為60-140W，每層濺射沉積均為0. 5-2小時，濺射沉積獲得TiOy薄膜
[0041] (5)在沉積中間層摻雜TiOx薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar氣氣氛中，工作氣壓為 0. 8-2Pa，襯底為室溫，同時濺射TiOm靶和摻雜金屬或氧化物靶，濺射功率為60-140W，每層 濺射沉積均為〇. 5-2小時，濺射沉積獲得低電阻率的（Ti，M)0X復(fù)合薄膜（M為摻雜金屬）。
[0042] (6)在沉積上下兩層摻雜TiOy薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar、0 2混合氣體中， Ar/02混合氣體體積比為4 : 1至1 : 4,工作氣壓為0.8-2Pa，襯底為室溫，同時濺射TiOm 靶和摻雜金屬或氧化物靶，濺射功率為60-140W，每層濺射沉積均為0. 5-2小時，濺射沉積 獲得高電阻率的〇1，沁(\復(fù)合薄膜（N為摻雜金屬，但與Μ可不同）。
[0043] (7)如果需要多層薄膜壓敏電阻，可重復(fù)步驟⑵至（6)中的沉積濺射過程，得到 含多個Ti〇 y-Ti〇x-Ti〇y基本結(jié)構(gòu)單元的復(fù)合薄膜壓敏電阻器。
[0044] (8)從磁控濺射設(shè)備中移出所制備的薄膜樣品，分別在基片和薄膜上被電極，即得 到所述壓敏電阻器。
[0045] (9)整個實驗所使用的工作氣體均為高純氣體，純度99. 99vol. %以上。
[0046] (10)所述基片為商慘雜導(dǎo)電娃片、銅片、鉬片中的一種。
[0047] (11)所述電極材料為銀、鋁、鈀、鉬、金中的一種。
[0048] (12)所述摻雜靶材料，用于摻雜TiOx薄膜的為金屬Fe、Co、Ni、Μη及其氧化物中 的一種或多種；用于摻雜TiO y薄膜的為金屬Bi、Cr、Sb、Ta、Nb及其氧化物中的一種。
[0049] 所得到的薄膜壓敏電阻器在外觀上為白色薄膜。
[0050] 在掃描電子顯微鏡下，能觀察到薄膜的表面致密無氣孔。電流-電壓性能測試表 明，這種結(jié)構(gòu)的薄膜具有良好的壓敏特性。
[0051] 總之，用本技術(shù)能得到高性能的氧化鈦壓敏電阻器。
[0052] 實施例1 :將TiOu靶材和清潔高摻雜導(dǎo)電硅基片固定在磁控濺射設(shè)備的相應(yīng)位 置上，關(guān)閉腔室，先開啟機械泵抽至低真空K^Pa，再開啟分子泵抽至高真空2Xl(T 4Pa。通 入高純氬氣，預(yù)濺射10分鐘。然后通入Ar/02比為4 : 1的混合氣體，濺射功率為60W的條 件下，沉積1小時。關(guān)閉氧氣閥，只通氬氣，濺射功率為60W的條件下，沉積1小時。再次通 入Ar/0 2比為4 : 1的混合氣體，濺射功率為60W的條件下，沉積1小時。即可在基片上獲 得含有一個Ti0y-Ti0 x-Ti0y結(jié)構(gòu)單元的非摻雜多層薄膜。全過程在室溫下進行，工作氣壓 0.8-2Pa。在樣品表面涂銀作為電極，焊上引線，即獲得壓敏電阻器，測試其壓敏性能。所獲 得的Ti0 y-Ti0x-Ti0y多層薄膜壓敏電阻器結(jié)構(gòu)致密，表面無氣孔，壓敏電壓為115627V/mm， 非線性系數(shù)為11 (見圖2)。
[0053] 實施例2 :將TiOu靶材和清潔高摻雜導(dǎo)電硅基片固定在磁控濺射設(shè)備的相應(yīng)位 置上，關(guān)閉腔室，先開啟機械泵抽至低真空K^Pa，再開啟分子泵抽至高真空2Xl(T 4Pa。通 入高純氬氣，預(yù)濺射10分鐘。然后通入Ar/02比為4 : 1的混合氣體，濺射功率為60W的 條件下，沉積1小時。關(guān)閉氧氣閥，只通氬氣，濺射功率為60W的條件下，沉積1小時。再次 通入Ar/0 2比為4 : 1的混合氣體，濺射功率為60W的條件下，沉積1小時。再次關(guān)閉氧氣 閥，只通氬氣，濺射功率為60W的條件下，沉積1小時。然后再通入Ar/0 2比為4 : 1的混合 氣體，濺射功率為60W的條件下，沉積1小時。即可在基片上獲得含有兩個TiOy-TiO x-TiOy 結(jié)構(gòu)單元的非摻雜多層薄膜。全過程在室溫下進行，工作氣壓〇.8-2Pa。在樣品表面涂銀作 為電極，焊上引線，即獲得壓敏電阻器，測試其壓敏性能。所獲得的TiO y-TiOx-TiOy多層薄 膜壓敏電阻器結(jié)構(gòu)致密，表面無氣孔，壓敏電壓為97325V/mm，非線性系數(shù)為16 (見圖3)。
[0054] 實施例3 :將TiOu靶材、純Fe靶和清潔高摻雜導(dǎo)電硅基片固定在磁控濺射設(shè) 備的相應(yīng)位置上，關(guān)閉腔室，先開啟機械泵抽至低真空K^Pa，再開啟分子泵抽至高真空 2Xl(T 4Pa。通入高純氬氣，預(yù)濺射2分鐘。然后通入Ar/02比為1 : 2的混合氣體，濺射功 率為60W的條件下，沉積1小時。關(guān)閉氧氣閥，只通氬氣，同時開啟TiOu靶材和純Fe靶， 濺射功率均為60W的條件下，沉積1小時。再次通入Ar/0 2比為1 : 2的混合氣體，濺射功 率為60W的條件下，沉積1小時。即可在基片上獲得中間層摻鐵的含有TiOy-TiO x-TiOy結(jié) 構(gòu)單元的多層薄膜。全過程在室溫下進行，工作氣壓〇.8-2Pa。在樣品表面涂銀作為電極， 焊上引線，即獲得壓敏電阻器，測試其壓敏性能。所獲得的TiO y-(Ti，F(xiàn)e)Ox-TiOyS層薄膜 壓敏電阻器結(jié)構(gòu)致密，表面無氣孔，壓敏電壓為75084V/mm，非線性系數(shù)為21 (見圖4)。
【權(quán)利要求】
1. 一種氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器，其特征在于，所述壓敏電阻器含有一個或者多個 Ti〇y-Ti〇x-Ti〇y三明治結(jié)構(gòu)單元；所述三明治結(jié)構(gòu)上下層Ti〇 y層為非摻雜氧化鈦或者為其 他金屬或其氧化物摻雜的氧化鈦，所述三明治結(jié)構(gòu)中間層Ti〇x層為非摻雜氧化鈦或者為其 他金屬或者氧化物摻雜的氧化鈦，且y大于X。
2. 按照權(quán)利要求1所述的氧化鈦多層薄膜壓敏電阻器的制備方法，其特征在于，所 述方法采用非化學(xué)計量比的燒結(jié)TiOm作為基質(zhì)靶材，其他金屬或其氧化物為摻雜靶材， 通過射頻磁控濺射，在載氣作用下，在表面平整光潔的電學(xué)良導(dǎo)體基片上，制備得到以 TiOy-TiOx-TiOy(y > X)三明治結(jié)構(gòu)為基本單元的薄膜壓敏電阻器； 所述制備方法包括以下步驟：（1)在磁控濺射設(shè)備中，將TiOm基質(zhì)靶材和摻雜靶材分 別固定在不同靶位上，將清潔基片固定在樣品臺上；開啟機械泵抽至低真空，系統(tǒng)真空度達 至IJ K^Pa時開啟分子泵，直至系統(tǒng)的真空度達到2X l(T4Pa以上；（2)通入氬氣，首先進行預(yù) 濺射2-10分鐘，以除去靶材表面的污染物；當(dāng)輝光穩(wěn)定下來后，在氬氣或在氬氣/氧氣混合 氣氛中，開始依次濺射沉積TiO y、TiO!^PTiOy薄膜；（3)多次重復(fù)步驟（2)中的沉積濺射過 程，可以得到含多個TiO y-TiOx-TiOy基本結(jié)構(gòu)單元的復(fù)合多層薄膜壓敏電阻器；(4)從磁控 濺射設(shè)備中移出所制備的薄膜樣品，分別在基片和薄膜上被電極，即得到所述壓敏電阻器。
3. 按照權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，（1)所述TiOm基質(zhì)靶材中m在 1. 1-1. 8之間；（2)所述基片為高摻雜導(dǎo)電硅片、銅片、鉬片中的一種；（3)所述氬氣和氧氣 均為高純氣體，純度在在99. 99vol. %以上；(4)所述電極材料為銀、鋁、鈀、鉬、金中的一 種；（5)所述摻雜靶材料，用于摻雜TiOx薄膜的為金屬Fe、Co、Ni、Μη及其氧化物中的一種 或多種；用于摻雜TiO y薄膜的為金屬Bi、Cr、Sb、Ta、Nb及其氧化物中的一種；(6)在沉積 中間層TiOx薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar氣氣氛中，工作氣壓為0. 8-2Pa，襯底為室溫， 只濺射TiOm靶，濺射功率為60-140W，每層濺射沉積均為0. 5-2小時，濺射沉積獲得TiOx薄 膜；在沉積上下兩層TiOy薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar、0 2混合氣體中，Ar/02混合氣體 體積比為8 : 1至1 : 2,工作氣壓為0.8-2Pa，襯底為室溫，只濺射TiOm-，濺射功率為 60-140W，每層濺射沉積均為0. 5-2小時，濺射沉積獲得TiOy薄膜；在沉積中間層摻雜TiOx 薄膜時，以Ar為濺射氣體，在Ar氣氣氛中，工作氣壓為0. 8-2Pa，襯底為室溫，同時濺射TiOm 靶和摻雜金屬或氧化物靶，濺射功率為60-140W，每層濺射沉積均為0. 5-2小時，濺射沉積 獲得低電阻率的〇1^)0!￡復(fù)合薄膜（M為摻雜金屬）；在沉積上下兩層摻雜TiO y薄膜時，以 Ar為濺射氣體，在Ar、02混合氣體中，Ar/02混合氣體體積比為4 : 1至1 : 4,工作氣壓為 0. 8-2Pa，襯底為室溫，同時濺射TiOm靶和摻雜金屬或氧化物靶，濺射功率為60-140W，每層 濺射沉積均為〇. 5-2小時，濺射沉積獲得高電阻率的（Ti，N)0y復(fù)合薄膜（N為摻雜金屬，但 與Μ可不同）。
【文檔編號】H01C17/12GK104051100SQ201410287126
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】彭志堅, 蘇海霞, 符秀麗 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（北京）