一种镍酸镧导电薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种镍酸镧导电薄膜，化学组成为LaNi1+δO3，其中，0＜δ≤0.15。本发明专利技术通过控制LaNi1+δO3的化学计量比得到了电学性能不受应变影响的镍酸镧导电薄膜，根据实施例的记载，本发明专利技术在改变LaNi1+δO3的化学计量比后，在保证了可以消除应变对电阻率的不利影响的同时，还不会影响镍酸镧导电薄膜的相成分和有利于降低镍酸镧导电薄膜的电阻率。本发明专利技术还提供了镍酸镧导电薄膜的制备方法，以及所述镍酸镧导电薄膜作为电极材料的应用。

Lanthanum nickel conductive film and preparation method and application thereof

The present invention provides a lanthanum nickel oxide conductive film with chemical composition of LaNi1+delta O3, in which 0 < delta < 0.15. By controlling the stoichiometric ratio of LaNi1+delta O3, the LaNi1+delta O3 conductive film with no strain effect on its electrical properties is obtained. According to the description of the embodiment, after changing the stoichiometric ratio of LaNi1+delta O3, the negative effect of strain on the resistivity can be eliminated without affecting the conductive film of LaNi1+delta O3. The phase separation is beneficial to reducing the resistivity of lanthanum lanthanum conductive film. The invention also provides a preparation method of the lanthanum nickel oxide conductive film and the application of the lanthanum nickel oxide conductive film as an electrode material.

【技术实现步骤摘要】
一种镍酸镧导电薄膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及导电薄膜材料
，尤其涉及一种镍酸镧导电薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，铁电陶瓷由于具有优良的铁电、压电、光电和介电性能，使其在铁电存储器、薄膜电容器和微机电系统等领域得到了广泛的应用。在集成铁电器件中，一般使用金属Pt作为铁电薄膜的底电极材料。然而，在Pt电极上制备的铁电薄膜存在着明显的极化疲劳现象。为此，人们用导电金属氧化物(如：LaNiO3、LaSrMnO3或YBa2Cu3O7等)代替金属Pt作为电极材料以改善铁电薄膜的极化疲劳特性。在导电性金属氧化物中，钙钛矿相结构的镍酸镧(LaNiO3)薄膜以其良好的化学稳定性和金属导电性，成为首选的金属氧化物电极材料；另外，其晶格常数与Pb(ZrxTi1-x)O3等铁电薄膜的晶格常数非常接近，可以用作种晶层控制铁电薄膜的晶体择优取向，达到优化铁电薄膜的微结构和电学性能的目的。但是，LaNiO3的导电性主要来源于O2p和Ni3d价带之间的杂化耦合，因而Ni-O-Ni键长和键角的变化会影响二者的杂化程度，因此当LaNiO3薄膜中存在应变时，薄膜晶格常数的变化会引起Ni-O-Ni键长和键角的变化，从而导致LaNiO3电学性能发生显著变化。对LaNiO3薄膜而言，应变的来源主要有两个方面：一是薄膜与基片的晶格常数不匹配，导致外延应变；二是薄膜与基片的热膨胀系数不匹配，导致热应变。同时，前期的研究结果显示，张应变下LaNiO3薄膜的键长增大，键角减小，室温电阻率升高，这对其在电极方面的应用是极其不利的，因此，低电阻率LaNiO3薄膜的获得仍然受限于基片的选择和应变状态的变化。当前电子器件行业仍然以Si和SrTiO3基片为主，沉积在上述基片上的LaNiO3薄膜主要受到张应变的影响。因此如何消除张应变对LaNiO3薄膜导电性能的不利影响是促进其应用的关键之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不受应变影响的LaNiO3导电薄膜及其制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种镍酸镧导电薄膜，化学组成为LaNi1+δO3，其中，0＜δ≤0.15。优选的，所述δ的取值范围为0.05≤δ≤0.10。本专利技术还提供了所述镍酸镧导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：将La源与Ni源混合后进行压制，得到靶材前驱体；将所述靶材前驱体进行煅烧，得到镍酸镧靶材；采用脉冲激光沉积法将所述镍酸镧靶材进行沉积，得到薄膜前驱体；将所述薄膜前驱体进行退火处理，得到镍酸镧导电薄膜。优选的，所述La源为La2O3和/或La(OH)3；所述Ni源为NiO、Ni2O3、Ni(OH)2中的一种或几种。优选的，所述压制的压力为150～250MPa，压制的时间为25～35s。优选的，所述煅烧包括第一煅烧和第二煅烧；所述第一煅烧的温度为1000～1300℃，时间为20～60小时；所述第二煅烧的温度为1200～1400℃，时间为24～72小时。优选的，所述脉冲激光沉积法的操作条件为：真空度≤10-5Pa，激光频率为1.0～4.0Hz，激光能量密度为1.4～1.8J/cm2，沉积温度为600～650℃，氧分压为45～55Pa，沉积时间为15～20分钟。优选的，所述退火的操作条件为：氧压为0.8×105～1.2×105Pa，退火温度为600～650℃，退火时间为20～40分钟。本专利技术还提供了所述的镍酸镧导电薄膜或利用上述制备方法制备得到的镍酸镧导电薄膜作为电极材料的应用。优选的，所述镍酸镧导电薄膜作为电极材料应用于铁电存储器、薄膜电容器或微机电系统领域中。本专利技术提供了一种镍酸镧导电薄膜，化学组成为LaNi1+δO3，其中，0＜δ≤0.15。本专利技术通过控制LaNi1+δO3的化学计量比得到了电学性能不受应变影响的镍酸镧导电薄膜，由于所述镍酸镧导电薄膜摆脱了对基片种类的依赖，使其作为电极材料在铁电存储器、薄膜电容器或微机电系统领域有广泛的应用。根据说明书实施例的记载，当热应变在-0.3％～0.35％范围内变化时，镍酸镧室温电阻率的变化范围为500～560μΩ·cm，室温电阻率的变化幅度为12％。当外延应变在-1.3％～1.7％范围内变化时，镍酸镧室温电阻率的变化范围为110～150μΩ·cm，室温电阻率的变化幅度为36％，减小了应变对电阻率的不利影响。本专利技术还提供了镍酸镧导电薄膜的制备方法，该方法工艺简单，得到的导电薄膜的组成均匀。附图说明图1为实施例1～3与对比例1的镍酸镧薄膜在单晶STO基片上的XRD图；图2为实施例1～3与对比例1的镍酸镧薄膜在单晶STO基片上的电阻率变化图；图3为实施例4与对比例2所得镍酸镧薄膜室温电阻率随外延应变的变化图；图4为实施例5与对比例3所得镍酸镧薄膜室温电阻率随热应变的变化图。具体实施方式本专利技术提供了一种镍酸镧导电薄膜，化学组成为LaNi1+δO3，其中，0＜δ≤0.15。在本专利技术中，如果没有特殊的说明，所有的原料均为本领域技术人员所熟知的市售产品。在本专利技术中，所述LaNi1+δO3中δ的取值范围优选为0.05≤δ≤0.10，在本专利技术的具体实施例中，δ的取值可以具体为0.05，0.1，0.15。在本专利技术中，所述镍酸镧导电薄膜的厚度优选为40～100nm，更优选为40～80nm，最优选为60～70nm。本专利技术还提供了所述镍酸镧导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：将La源与Ni源混合后进行压制，得到靶材前驱体；将所述靶材前驱体进行煅烧，得到镍酸镧靶材；采用脉冲激光沉积法将所述镍酸镧靶材进行沉积，得到薄膜前驱体；将所述薄膜前驱体进行退火处理，得到镍酸镧导电薄膜。本专利技术将La源与Ni源混合后进行压制，得到镍酸镧前驱体。在本专利技术中，所述La源优选为La2O3和/或La(OH)3；在本专利技术中，当所述La源为上述具体选择中的两种时，各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合。在本专利技术的实施例中，具体采用La2O3作为La源。在本专利技术中，所述Ni源优选为NiO、Ni2O3、Ni(OH)2中的一种或几种；在本专利技术中，当所述Ni源为上述具体选择中的两种以上时，各物质的比例没有特殊的限定，可按任意比例混合。在本专利技术的实施例中，具体采用NiO作为Ni源。在本专利技术中，所述La源与Ni源的混合优选通过研磨实现；在本专利技术，所述研磨的时间优选为35～120min，更优选为40～80min，最优选为55～60min。本专利技术对所述研磨的速率没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的研磨速率研磨并达到混合均匀的目的即可。在本专利技术中，所述压制的压力优选为150～250MPa，更优选为160～240MPa，最优选为180～220MPa；所述压制的时间优选为25～35s，更优选为27～33s，最优选为29～31s。本专利技术优选采用等静压法进行压制，更优选为冷等静压法。本专利技术对于所述压制所采用的设备没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于进行压制的设备即可；在本专利技术的实施例中，具体是将La源与Ni源的混合物料置于直径为18mm磨具中进行压制，从而得到圆形靶材前驱体。得到靶材前驱体后，本专利技术将所述靶材前驱体进行煅烧，得到镍酸镧靶材。在本专利技术中，所述煅烧优选包括第一煅烧和第二煅烧。在本专利技术中，所述第一煅烧的温度优选为1000～1300℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍酸镧导电薄膜，化学组成为LaNi1+δO3，其中，0＜δ≤0.15。

【技术特征摘要】
1.一种镍酸镧导电薄膜，化学组成为LaNi1+δO3，其中，0＜δ≤0.15。2.如权利要求1所述的镍酸镧导电薄膜，其特征在于，所述δ的取值范围为0.05≤δ≤0.10。3.权利要求1或2所述的镍酸镧导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：将La源与Ni源混合后进行压制，得到靶材前驱体；将所述靶材前驱体进行煅烧，得到镍酸镧靶材；采用脉冲激光沉积法将所述镍酸镧靶材进行沉积，得到薄膜前驱体；将所述薄膜前驱体进行退火处理，得到镍酸镧导电薄膜。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述La源为La2O3和/或La(OH)3；所述Ni源为NiO、Ni2O3、Ni(OH)2中的一种或几种。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为150～250MPa，压制的时间为25～35s。6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧包括第一煅烧和第二煅烧；所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明伟，刘春忠，李娜，卢天倪，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21