[发明专利]一种柔性外延铁电薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种制备柔性外延铁电薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用激光脉冲沉积法制备钙钛矿结构氧化物钌酸锶底电极；2)采用溶胶凝胶法制备铁电薄膜的前驱体溶液，其中，前驱体溶液的浓度为0.1～0.5mol/L，铁电薄膜材料选自锆钛酸铅、钛酸钡或铁酸铋中的任意一种；3)柔性外延铁电薄膜的制备，采用旋涂法在上述钌酸锶底电极上旋涂前驱体溶液，得到均匀湿膜；4)将上述制得的均匀湿膜进行干燥、热解、退火处理；5)重复步骤3)‑4)3～8次即得到目标柔性外延铁电薄膜，所述薄膜的厚度为100nm～300nm。本发明提供了一种工艺简单、铁电性能优异的柔性外延薄膜制备方法。

技术领域

本发明涉及铁电薄膜与器件制备技术领域，具体涉及柔性外延铁电薄膜的制备方法。

背景技术

随着社会的高速进步和发展，人们对电子产品的需求越来越高，而柔性器件因具有独特的弯曲特性以及方便携带的特点，因此其在信息、医疗、能源和国防等方面具有广泛的应用前景。近年来，柔性电子器件已代表了新一代半导体发展的一个方向，得到了国内外学者的广泛关注。许多电子厂商如三星、索尼、惠普和诺基亚等显示出越来越大的兴趣，相继开发了一系列具有柔性显示屏的电子阅读器、手机、电视和其它消费电子产品。在这些产品中，柔性铁电薄膜存储器是其中必不可少的一部分，它具有存储代码、数据和动/静态信息的能力，因此目前迫切需要进行新型的柔性铁电薄膜存储器的研究。

柔性铁电薄膜存储器中最重要的是柔性铁电薄膜的制备。目前，常选用的存储介质有低成本、低温制备的聚合物铁电材料，这类存储介质具有制造简单、能轻易实现弯曲和延展，但是同时它也具有极化率低、矫顽场高、反转速度慢和热稳定性差等缺点，因此很有必要开发新型高性能的无机铁电材料，如今现在很多学者通过转移的方法把长好的无机铁电薄膜转移到柔性基片上，从而制备出柔性铁电薄膜。但是这种方法步骤繁琐，制备出的无机铁电薄膜矫顽电场比较大，成功率低等等，从而制约了柔性铁电薄膜及柔性铁电存储器的发展。寻找一种合适的方法一方面可以减少制备工艺的繁琐步骤，降低成本，另一方面，增加柔性铁电薄膜的电学性能已迫在眉睫。

研究柔性铁电薄膜，其重中之重在于基板的选择。目前常用的柔性铁电薄膜的基板有：1聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，因为其具有透光性、可弯曲以及价格低廉而被广泛使用，但因其不具有耐高温的缺点，所以不适合生长传统的需要高温制备的铁电材料，因此，此种基板只局限于生长有机铁电材料。2超薄柔性玻璃，因为其具有超强的透光性、光滑的表面、可弯曲和耐高温(650℃)等优点而被选为制备高温铁电材料的常用基板，但是超薄玻璃低的拉伸强度(33MPa)和昂贵的价格阻碍了其广泛应用。为了得到质量良好的铁电薄膜，现在很多学者采用转移的方法制备柔性铁电薄膜，但此方法操作复杂，成功率低而阻碍了其快速发展。

铁电材料中，锆钛酸铅(以下简称为PZT)具有优良的铁电特性。这一材料具有高剩余极化值，良好的耐疲劳特性，因此，在柔性铁电存储器中将有很大的应用价值。PZT常用的制备方法为溶胶凝胶法，但溶胶凝胶制备的PZT薄膜，一般都需要600℃以上的结晶温度，由于铁电材料高的生长温度，使得目前常用的柔性半结晶热塑性聚合物(以下简称为PET)等基板无法承受，无法生长出外延柔性铁电薄膜等问题都在阻碍柔性铁电存储器的发展。

因此，亟需一种在低温条件下、简单，快捷，成本低廉，制程稳定的方法解决以上问题。

发明内容

本发明的目的旨在于克服现有生长柔性铁电薄膜技术的不足，而提供一种在低温条件下、简单、快捷、成本低廉，制备过程稳定且性能良好的外延铁电薄膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种制备柔性外延铁电薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用激光脉冲沉积法(以下简称PLD法)制备钙钛矿结构氧化物钌酸锶SrRuO₃(以下简称SRO)底电极；