[发明专利]一种具有(100)取向的掺钆锆钛酸铅薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有(100)取向的掺钆锆钛酸铅薄膜的制备方法，其特征在于，所述掺钆锆钛酸铅薄膜的(100)晶向取向度大于66％，所述制备方法包括如下顺序进行的步骤：

1)以乙酸铅、硝酸钆、硝酸锆和钛酸四丁酯为原料，乙二醇甲醚为溶剂，乙酰丙酮和甲酰胺为稳定剂，制备化学式为Pb_1-xGd_x(Zr_yTi_1-y)O₃的掺钆锆钛酸铅前驱体溶液，其中x为0.01-0.05，y为0.52-0.53，乙酰丙酮与甲酰胺的摩尔比为(0.80-1.50)：(2.00-2.55)；

所述掺钆锆钛酸铅前驱体溶液的制备方法包括如下顺序进行的步骤：

a)将钛酸四丁酯溶于乙酰丙酮中，随后升温至40-60℃，保温45-80min；

b)依次将硝酸锆、乙酸铅和硝酸钆加入至上述混合液中，随后加入乙二醇甲醚，搅匀，再升温至90-120℃，保温45-80min；

c)向上述混合液中加入甲酰胺，搅匀，随后降温至40-60℃，保温45-80min；

d)向上述混合液中加入乙酸溶液并保温45-80min；

2)将所述掺钆锆钛酸铅前驱体溶液沉积在衬底上，热处理，得到具有(100)取向的掺钆锆钛酸铅薄膜，其中热处理包括：先在150-180℃下快速干燥，然后在350-450℃下热分解，再在600-700℃退火处理。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备所述掺钆锆钛酸铅前驱体溶液时，控制乙酸铅、硝酸钆、硝酸锆、钛酸四丁酯、乙酰丙酮和甲酰胺之间的摩尔比(1.1-1.3)(1-x)：x：y：(1-y)：(0.80-1.50)：(2.00-2.55)。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掺钆锆钛酸铅前驱体溶液的pH值为4.3-5.5，浓度为0.20-0.50mol/L。

4.根据权利要求1至3任一所述的制备方法，其特征在于，所述沉积包括：

将所述掺钆锆钛酸铅前驱体溶液在550-600转/分钟下匀胶9-15秒，再在2500-3200转/分钟下在衬底上甩膜25-40秒。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述衬底为经150-200℃烘干8-20分钟的镀Pt单晶硅衬底。

6.根据权利要求1至3和5任一所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括：先在150-180℃下快速干燥5-10分钟；然后在350-450℃下热分解5-10分钟；再在600-700℃退火处理8-20分钟。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，重复步骤2)，直至得到具有目标厚度的具有(100)取向的掺钆锆钛酸铅薄膜。

8.一种具有(100)取向的掺钆锆钛酸铅薄膜，其特征在于，按照权利要求1至7任一所述的制备方法制得。