[发明专利]基于六角ErMnO3

说明书

本发明涉及一种基于六角ErMnO₃外延薄膜的铁电存储器件及其制备方法。所述制备方法包括：采用激光脉冲沉积法，先在Al₂O₃单晶衬底上沉积底电极Pt外延薄膜，再在所述底电极Pt外延薄膜上沉积六角ErMnO₃外延薄膜，并对沉积的六角ErMnO₃外延薄膜进行退火处理。通过本发明制得的铁电存储器件具有较好的铁电性，存储信息稳定，保持性能好，读写方便。

技术领域

本发明涉及铁电信息存储器件领域，特别是涉及一种基于六角ErMnO₃外延薄膜的铁电存储器件及其制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展，人们对材料性能的要求也越来越高。当前，新材料的研究正沿着多功能化、高性能化、复合化方向发展。人们越来越寄希望于把电和磁性质整合到多功能器件中。多铁性材料就是这样一种多功能型的材料，它集铁电性和磁性于一体，它不但同时具有单一铁电材料和磁性材料的特性，而且具有潜在的磁电耦合效应，即电极化和磁化之间的相互调控。多铁性材料能够结合传统的磁存储和铁电存储各自的优点，同时摒弃各自的缺点，实现信息存储的电写磁读。正是因为这些特点，它将推动下一代信息存储技术的新发展。另一方面，多铁性材料中同时包含晶格和电子自由度即自旋、电荷和轨道，并且这些自由度同时起作用。因此，多铁性材料为研究交叉耦合作用提供了广阔的舞台，同时具有基础研究和应用基础研究的重大意义。铁酸铋BiFeO₃是一种重要的多铁性材料，但是铁酸铋BiFeO₃中的Bi易挥发难于制备。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种基于六角ErMnO₃外延薄膜的铁电存储器件，其优点是储存信息集成化，保持性能好，读写方便。本发明还提供一种基于六角ErMnO₃外延薄膜的铁电存储器件的制备方法，使其性能得到优化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：基于六角ErMnO₃外延薄膜的铁电存储器件的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用激光脉冲沉积法在Al₂O₃单晶衬底上沉积底电极Pt外延薄膜；沉积过程中，真空度≤10^-4Pa，生长温度为445～455℃；

S2：采用激光脉冲沉积法在所述底电极Pt外延薄膜上沉积六角ErMnO₃外延薄膜，并对沉积的六角ErMnO₃外延薄膜进行退火处理；沉积过程中，生长氧压为0.8～1.2Pa，生长温度为845～855℃；退火过程中，退火氧压为90～110Pa，退火温度为580～620℃，保温时间为 25～35min，降温速率为2～4℃/min。

相对于现有技术，本发明将多铁性的六角ErMnO₃外延薄膜和底电极Pt复合，构成异质结，形成铁电储存器件，并对工艺参数进行改进，使制得的铁电存储器件具有较好的铁电性。

进一步地，所述步骤S1的沉积过程中，激光能量密度为3.5～4.5J/cm²，频率为4.5～5.5Hz，靶间距为4.5～5.5cm。

进一步地，所述步骤S1的沉积过程中，真空度为10^-4Pa，生长温度为450℃，激光能量密度为4J/cm²，频率为5Hz，靶间距为5cm。真空度和温度会影响单晶外延薄膜的结晶与成相，激光能量密度和频率会影响沉积速率，靶间距会影响薄膜均匀性，在该工艺条件下，可以获得均匀性好、高质量的Pt外延薄膜。

进一步地，所述步骤S1沉积的底电极Pt外延薄膜的厚度为45～55nm。优选为50nm。

进一步地，所述步骤S2的沉积过程中，激光能量密度为1.5～2.5J/cm²，频率为4.5～5.5Hz，靶间距为4.5～5.5cm。