[发明专利]一种具有阈开关效应的多铁陶瓷半导体及其制备的方法

权利要求书

1.一种具有阈开关效应的多铁陶瓷半导体器件，包括导电下电极（1）、多铁半导体陶瓷层（2）、上电极薄膜层（3）；其特征在于多铁半导体陶瓷层（2）置于导电下电极（1）和上电极薄膜层（3）之间；其中导电下电极（1）为Pt、Au或Al导电薄膜中的一种；所述的多铁半导体陶瓷层（2）为缺氧的BiFeO₃或者Mg元素掺杂改性的Bi_0.9La_0.1Fe_1-xMg_xO₃陶瓷的一种，其中x=0.01, 0.02,0.03, 0.04或0.05。

2.根据权利要求1所述的具有阈开关效应的多铁陶瓷半导体器件，其中导电下电极（1）的厚度在2 mm；多铁半导体陶瓷层（2）的厚度在0.1-1 mm；上电极薄膜层（3）的厚度为2 mm。

3.一种制备权利要求1～2任一项所述具有阈开关效应的多铁陶瓷半导体器件的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：

A、以高纯度(99.9%)的La₂O₃、Bi₂O₃、Fe₂O₃和MgO为原料,用无水乙醇溶液为溶剂，将氧化物原料充分混合，然后在30-50MPa压强下压片成型，最后在800-900℃的温度下进行预烧结，形成该多铁陶瓷半导体的初成品；

B、将步骤A所获得的初成品粉碎并充分研磨，在30-50 MPa的压强下压片成型，最后在800-890℃温度下进行成相快速烧结，升温和降温速率约为300℃/秒，烧结时间为30-90分钟，烧结的气氛为空气，形成多铁陶瓷半导体的半成品；

C、将步骤B中制成的半成品样品放置到真空腔室中，在真空环境中在300-500℃温度下沉积特定厚度的上、下电极层，即获得具有阈开关效应的新型多铁陶瓷半导体器件；其中步骤A中，对于Bi_0.9La_0.1Fe_1-xMg_xO₃陶瓷的制备原料，La₂O₃、Bi₂O₃、Fe₂O₃和MgO的摩尔份数比为La₂O₃：Bi₂O₃：Fe₂O₃：MgO=0.1：0.9：(1-x)：x, 其中x=0.01, 0.02,0.03, 0.04或0.05。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤A中的陶瓷制备方法是改进的快速烧结技术方法，烧结过程的气体采用空气；导电下电极（1）、上电极薄膜层（3）的沉积过程中，采用的空气气氛；所述步骤A中导电下电极（1）和上电极薄膜层（3）的沉积温度为300~500℃，多铁半导体陶瓷层（2）的预烧结温度为700-800℃，成相烧结温度为800-890℃。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C中电极膜薄膜层为在线连续生长，或离线多台设备分步生长；所述步骤C进行前，可依据现实需求加入半成品的热处理步骤：将步骤B所获得的半成品放置到退火炉中，在氧气气氛中退火处理3小时，温度在700-900℃。

6.根据权利要求3所述的制备方法，所述步骤C后，可依据现实需求加入后续的热处理步骤：将步骤C所获得的成品放置到退火炉中，在Ar气、N₂气或高纯氧气气氛中退火处理3小时，温度在300-500℃。

7.权利要求1所述具有阈开关效应的多铁陶瓷半导体器件在提高存储器设计灵活度方面的应用。