[发明专利]一种钪掺杂钛酸铋钠压电薄膜的水基制备方法

说明书

本发明属于微电子新材料制备技术领域，特别涉及一种钪掺杂钛酸铋钠压电薄膜的水基制备方法。本发明钪掺杂钛酸铋钠压电薄膜使用水基溶胶凝胶方法制备，以去离子水作为溶剂，前驱体溶液浓度为0.05M～0.1M，在每次旋转涂覆后，都对经过干燥、热解的薄膜进行快速退火，退火气氛为空气，退火温度为600℃～800℃，退火时间为1分钟～4分钟。本发明制备的钪掺杂钛酸铋钠压电薄膜结晶性能良好、表面致密均匀、界面清晰，明显地提高了钛酸铋钠薄膜的压电特性。

技术领域

本发明属于微电子新材料制备技术领域，特别涉及一种钪掺杂钛酸铋钠压电薄膜的水基制备方法。

背景技术

铁电压电薄膜是一类重要的功能性薄膜材料，多年来一直是铁电性研究和高技术新材料研究的前沿和热点。钙钛矿结构的(Na_0.5Bi_0.5)TiO₃-(K_0.5Bi_0.5)TiO₃(NKBT)二元体系由于其较好的压电特性和高的居里温度被认为是很有应用前景的非铅铁电材料，已经成为十分重要的研究方向。同时，随着电子元器件小型化以及新型电子元器件的发展，材料的研究从体材料向薄膜材料转变。为了将NKBT二元薄膜应用在小型化电子元器件，需要进一步提高和优化其压电特性。近年来，研究发现经过掺杂改性的(Na_0.5Bi_0.5)TiO₃薄膜由于其剩余极化、压电响应都有了很大提高，成为最具有应用前景的铁电材料之一[A.Sasaki,T.Chiba,Y.Mamiya,E.Otsuki,Jpn.J.Appl.Phys.Part 1-Regul.Pap.Short NotesRev.Pap.,38:5564-67(1999)；T.Yu,K.W.Kwok,H.L.W.Chan,Mater.Lett.,61:2117-20(2007)；S.Kuharuangrong W.Schulze,J.Am.Ceram.Soc.,78:2274-78(1995)；J.Kreisel,A.M.Glazer,G.Jones,P.A.Thomas,L.Abello,G.Lucazeau,J.Phys.-Condes.Matter,12:3267-80(2000).]。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种钪掺杂钛酸铋钠压电薄膜的水基制备方法，包括以下步骤：

(1)制备具有Pt底电极的Si衬底；为了改善Si衬底与Sc掺杂的(Na0.₈₅K_0.15)_0.5Bi_0.5Ti_(1-x)Sc_xO₃前驱体溶液之间的浸润性能，干燥之后的衬底还需要用快速热处理炉中在500℃～600℃下处理30秒～60秒并随炉冷却；

(2)制备Sc掺杂的(Na0.₈₅K_0.15)_0.5Bi_0.5Ti_(1-x)Sc_xO₃(x＝0～0.4)前驱体溶液；

(3)制备Sc掺杂的(Na0.₈₅K_0.15)_0.5Bi_0.5Ti_(1-x)Sc_xO₃薄膜；

其中，步骤(2)中制备前驱体溶液时使用的溶剂为去离子水。

进一步地，步骤(2)的具体操作为：

(2.1)以去离子水作为溶剂，将异丙醇、乙酰丙酮和冰醋酸作为稳定剂加入去离子水中，在室温下搅拌0.5小时～1.0小时；