[发明专利]一种采用原子层沉积法制备鳍式三维多铁异质结的方法

权利要求书

1.一种采用原子层沉积法制备鳍式三维多铁异质结的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对洁净的铁电单晶基片旋涂光刻胶，旋涂后进行恒温干燥；

2)对旋涂有光刻胶的铁电单晶基片进行紫外曝光处理；

3)对紫外曝光处理后的铁电单晶基片进行显影处理，显影处理后进行清洗干燥；

4)利用磁控溅射在显影处理后的铁电单晶基片上溅射一层惰性金属薄膜作为湿法刻蚀掩膜层；

5)将溅射有湿法刻蚀掩膜层的铁电单晶基片放入丙酮溶液中进行超声清洗，洗掉光刻胶后清洗干燥；

6)将洗掉光刻胶的溅射有湿法刻蚀掩膜层的铁电单晶基片放入湿法刻蚀溶液里进行湿法刻蚀处理，得到具有鳍式三维结构的铁电单晶基片；

7)对具有鳍式三维结构的铁电单晶基片进行电感耦合等离子体刻蚀处理，以去除铁电单晶基片上的湿法刻蚀掩膜层；

8)对去除了湿法刻蚀掩膜层的铁电单晶基片进行若干次原子层沉积循环，沉积三维均匀保形的Fe₃O₄磁性薄膜，即得到鳍式三维多铁异质结；

所述步骤2)中紫外曝光处理包括：将旋涂有光刻胶的铁电单晶基片放到紫外曝光机上，并盖上掩膜版进行10-20秒的紫外曝光；所述步骤3)中显影处理包括：将紫外曝光处理后的铁电单晶基片放入显影液中显影30-50秒，且显影过程中不断晃动铁电单晶基片；

所述步骤4)中磁控溅射包括：依次在铁电单晶基片上溅射50-100nm的Cr和100-200nm的Au薄膜；所述步骤7)中采用Ar离子去除Cr和Au薄膜；

所述步骤6)中湿法刻蚀溶液包括体积比为10:10:1的HCl、H₂O和HF；

所述步骤8)中原子层沉积前将铁电单晶基片放入硫酸和双氧水的混合溶液中进行功能化处理，功能化处理后进行清洗干燥；

所述步骤8)中原子层沉积循环采用二茂铁蒸汽为铁源，以氧气为氧源，每次原子层沉积循环包括：首先进行1～4s氧气源脉冲；然后用氮气清洗6-16s；其次进行0.1～0.4s二茂铁源脉冲；最后用氮气清洗6～16s。

2.根据权利要求1所述的一种采用原子层沉积法制备鳍式三维多铁异质结的方法，其特征在于，所述步骤1)中铁电单晶基片上旋涂的光刻胶的厚度为2-3微米。

3.根据权利要求1所述的一种采用原子层沉积法制备鳍式三维多铁异质结的方法，其特征在于，所述混合溶液中硫酸和双氧水的体积比为4:1。

4.根据权利要求1所述的一种采用原子层沉积法制备鳍式三维多铁异质结的方法，其特征在于，所述步骤8)中原子层沉积循环前将铁电单晶基片在真空反应腔体的惰性气体气氛下加热至350～450℃。

5.根据权利要求4所述的一种采用原子层沉积法制备鳍式三维多铁异质结的方法，其特征在于，所述原子层沉积循环采用响应速度为毫秒级的ALD脉冲阀来控制二茂铁蒸汽和氧气的量。