一种铁电超晶格材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铁电超晶格材料的制备方法，该制备方法普适性好、设备要求低、制备简单、重复性好，超晶格材料的周期厚度可精确调控，晶体取向外延，在室温下具有低的漏电流、高介电常数和低介电损耗，和无印记等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种铁电超晶格材料的制备方法
本专利技术涉及数据存储材料制造领域，具体涉及一种铁电超晶格材料的制备方法。
技术介绍
近二十多来，随着薄膜制备技术的发展和电子产品及其元器件小型化和多功能化需求的不断提高，铁电薄膜的制备技术也得到了快速的发展。铁电薄膜与半导体技术相结合，使得其在铁电存储器件、晶体场效应管、声表面波器件等铁电集成微电子领域有广泛的应用前景。锆钛酸铅和钛酸钡作为重要的、已工业应用的铁电材料，具有较大的铁电剩余极化、较高介电常数，高居里温度和低的矫顽力等优点，是具有工业应用前景的铁电超晶格母材料。另外，锆钛酸铅和钛酸钡具有相似的物理、化学性能、晶体结构相同、晶格匹配等优势，适合生长出高质量的铁电超晶格。
技术实现思路
本专利技术提供一种铁电超晶格材料的制备方法，该制备方法普适性好、设备要求低、制备简单、重复性好，超晶格材料的周期厚度可精确调控，晶体取向外延，在室温下具有低的漏电流、高介电常数和低介电损耗，和无印记等优点。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种铁电超晶格材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）处理基片研磨抛光并清硅基片，备用；所述研磨抛光，可将衬底先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的衬底按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对衬底进行清洗5min，压强为2×10-2Pa，衬底温度为300℃，氩气通量为10sccm，偏压为-100V，阴极电流为29.5A，阴极电压为19V，阳极电流为7A，阳极电压为80V，以清除衬底表面的吸附气体以及杂质；（2）把锆钛酸铅、钛酸钡和镧钙锰氧靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中，利用脉冲激光沉积方法制备铁电超晶格，其中，锆钛酸铅摩尔比Pb:Zr:Ti:O＝1.1:0.51:0.49:3，钛酸钡摩尔比Ba:Ti:O＝1:1:3，镧钙锰氧摩尔比La:Ca:Mn:O＝0.6:0.4:1:3；（3）在上述处理好的基片上沉积镧钙锰氧和锆钛酸铅缓冲层：利用脉冲激光沉积法在基板温度为850℃和40Pa沉积氧压的条件下，用激光轰击镧钙锰氧靶材使得沉积厚度为5nm；然后将温度降低至750℃，氧压降为5Pa，用激光轰击锆钛酸铅靶材使得沉积厚度为6nm，在基板上依次沉积镧钙锰氧和锆钛酸铅缓冲层；（4）改变沉积参数，沉积温度为650℃，沉积氧压为10-15Pa，用激光先后轰击钛酸钡靶材和锆钛酸铅靶材，使其厚度相等且为10-65nm；（5）通过重复步骤(4)过程5-10次，保证制备超晶格的总厚度约为150-200nm。具体实施方式实施例一研磨抛光并清硅基片，备用；所述研磨抛光，可将衬底先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的衬底按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对衬底进行清洗5min，压强为2×10-2Pa，衬底温度为300℃，氩气通量为10sccm，偏压为-100V，阴极电流为29.5A，阴极电压为19V，阳极电流为7A，阳极电压为80V，以清除衬底表面的吸附气体以及杂质。把锆钛酸铅、钛酸钡和镧钙锰氧靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中，利用脉冲激光沉积方法制备铁电超晶格，其中，锆钛酸铅摩尔比Pb:Zr:Ti:O＝1.1:0.51:0.49:3，钛酸钡摩尔比Ba:Ti:O＝1:1:3，镧钙锰氧摩尔比La:Ca:Mn:O＝0.6:0.4:1:3。在上述处理好的基片上沉积镧钙锰氧和锆钛酸铅缓冲层：利用脉冲激光沉积法在基板温度为850℃和40Pa沉积氧压的条件下，用激光轰击镧钙锰氧靶材使得沉积厚度为5nm；然后将温度降低至750℃，氧压降为5Pa，用激光轰击锆钛酸铅靶材使得沉积厚度为6nm，在基板上依次沉积镧钙锰氧和锆钛酸铅缓冲层。改变沉积参数，沉积温度为650℃，沉积氧压为1Pa，用激光先后轰击钛酸钡靶材和锆钛酸铅靶材，使其厚度相等且为10-65nm；通过重复该过程5次，保证制备超晶格的总厚度约为150-200nm。实施例二研磨抛光并清硅基片，备用；所述研磨抛光，可将衬底先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的衬底按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对衬底进行清洗5min，压强为2×10-2Pa，衬底温度为300℃，氩气通量为10sccm，偏压为-100V，阴极电流为29.5A，阴极电压为19V，阳极电流为7A，阳极电压为80V，以清除衬底表面的吸附气体以及杂质。把锆钛酸铅、钛酸钡和镧钙锰氧靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中，利用脉冲激光沉积方法制备铁电超晶格，其中，锆钛酸铅摩尔比Pb:Zr:Ti:O＝1.1:0.51:0.49:3，钛酸钡摩尔比Ba:Ti:O＝1:1:3，镧钙锰氧摩尔比La:Ca:Mn:O＝0.6:0.4:1:3。在上述处理好的基片上沉积镧钙锰氧和锆钛酸铅缓冲层：利用脉冲激光沉积法在基板温度为850℃和40Pa沉积氧压的条件下，用激光轰击镧钙锰氧靶材使得沉积厚度为5nm；然后将温度降低至750℃，氧压降为5Pa，用激光轰击锆钛酸铅靶材使得沉积厚度为6nm，在基板上依次沉积镧钙锰氧和锆钛酸铅缓冲层。改变沉积参数，沉积温度为650℃，沉积氧压为15Pa，用激光先后轰击钛酸钡靶材和锆钛酸铅靶材，使其厚度相等且为10-65nm；通过重复该过程10次，保证制备超晶格的总厚度约为150-200nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁电超晶格材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）处理基片研磨抛光并清硅基片，备用；所述研磨抛光，可将衬底先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的衬底按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对衬底进行清洗5min，压强为2×10

【技术特征摘要】
1.一种铁电超晶格材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）处理基片研磨抛光并清硅基片，备用；所述研磨抛光，可将衬底先在600目的金刚石砂轮盘上进行粗磨10min，然后在1200目的金刚石砂轮盘上进行细磨10min，再用W2.5的金刚石抛光粉进行抛光至试样表面均匀光亮，所述超声清洗，可将研磨抛光后的衬底按以下顺序清洗，丙酮超声清洗5min→无水乙醇超声清洗5min→烘干待用，所述离子源清洗，可采用霍尔离子源对衬底进行清洗5min，压强为2×10-2Pa，衬底温度为300℃，氩气通量为10sccm，偏压为-100V，阴极电流为29.5A，阴极电压为19V，阳极电流为7A，阳极电压为80V，以清除衬底表面的吸附气体以及杂质；（2）把锆钛酸铅、钛酸钡和镧钙锰氧靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中，利用脉冲激光沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州思创源博电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32