[发明专利]一种大面积镧系稀土离子掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种大面积镧系稀土离子掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将靶材和衬底安装在真空腔内，靶材尺寸大于衬底尺寸；

步骤2：加热衬底至所需沉积温度，即650～780℃，向真空腔内通入氧气；

步骤3：开启激光器使激光在靶材表面变速扫描熔蚀靶材，沉积大面积镧系稀土离子掺杂钛酸铋铁电薄膜。

2.根据权利要求1所述的大面积镧系稀土离子掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3中，靶材和衬底以相同的角速度ω转动，ω为15～30转/分，激光沿靶材直径往返变速扫描，激光熔蚀产生的等离子体羽辉动态地沉积在衬底上，羽辉在衬底上的沉积轨迹为变速直线运动和匀速圆周运动的复合运动轨迹，衬底为硅衬底或者Pt/Ti/SiO₂/Si衬底。

3.根据权利要求2所述的大面积镧系稀土离子掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的激光沿靶材直径往返变速扫描是指：在靶材上，以靶材中心为圆心，以r为半径的范围内，速度为v₂，在该范围外，速度为v₁，r表示衬底的半径。

4.根据权利要求3所述的大面积镧系稀土离子掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，v₁和v₂的取值如下：

a：当满足15≤ω≤20转/分时，v₁＝0.1～0.3mm/s，v₂＝40～45mm/s；

b：当满足20＜ω≤25转/分时，v₁＝0.3～0.6mm/s，v₂＝55～60mm/s；

c：当满足25＜ω≤30转/分时，v₁＝0.8～1.0mm/s，v₂＝75～80mm/s。

5.根据权利要求1所述的大面积镧系稀土离子掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，靶材成分为镧系稀土离子掺杂钛酸铋，即Bi_4-xT_xTi₃O₁₂，其中R为镧系稀土元素，0＜x≤1.5，衬底直径大于等于5英寸，靶材直径大于衬底直径1英寸，靶材与衬底之间的距离为100～120mm，真空腔的真空度小于10^-7Torr。

6.根据权利要求1-5任一项所述的大面积镧系稀土离子掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，激光波长为193～325nm，激光单脉冲能量为300～400mJ，激光脉冲重复频率为25～35Hz。