重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料及其制备方法技术

本发明专利技术针对现有氧化锌薄膜的制备技术存在的不足，提供了一种重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料，综合利用多种强化技术和制备技术，有效提高氧化锌薄膜的质量和沉积速率：本发明专利技术将三元重稀土元素掺杂到氧化锌薄膜中，可有效细化ZnO材料的晶粒和提高其致密度，改善膜层的结晶性能，进而提高压电常数；此外，为克服射频磁控溅射技术附着力和沉积速度慢等缺点，利用高能脉冲电弧和靶中毒的优点，实现ZnO薄膜的快速沉积过程，制备出具有高表面质量以及结构稳定的三元重稀土掺杂ZnO纳米压电薄膜，并可实现薄膜介电性能、透明度等性能的可控调节，使其满足在不同压电领域器件上的应用要求。

【技术实现步骤摘要】
重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料及其制备方法
本专利技术属于压电薄膜材料
，具体涉及一种重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料及其制备方法。
技术介绍
压电材料是可实现机械能与电能相互转换的功能性材料，自19世纪80年代压电效应被发现以来，压电材料的发展就受到了广泛关注。随着研究的深入，压电材料主要分成了无机压电材料(压电晶体、压电陶瓷等)、有机压电材料(PVDF等)以及复合压电材料(压电陶瓷与聚合物复合等)三大类，可被广泛应用于换能器、传感器、驱动器、机器人以及新能源等领域。随着科技向着小型化和集成化方向发展，压电原理被用作实现微型传感的重要途径，压电材料的智能控制能力较高，其在智能材料系统中有着十分广阔的应用前景。近年来，半导体材料中的纳米薄膜材料成为发展的新型材料，在各领域应用广泛，ZnO是一种具有六角纤锌矿结构的直接宽带隙(禁带宽度月3.37eV)Ⅱ-Ⅵ族的n型半导体材料，具有优良的介电、半导体、压电和光电等性能，ZnO作为一种无毒无污染的新型环保材料，具有较好的热稳定性、优良的生物兼容性以及易于掺杂的优点，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料，其特征在于，它为由ZnO柱状晶组成的且具有择优取向的重稀土掺杂ZnO薄膜，采用脉冲电弧离子镀工艺沉积得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料，其特征在于，它为由ZnO柱状晶组成的且具有择优取向的重稀土掺杂ZnO薄膜，采用脉冲电弧离子镀工艺沉积得到。


2.根据权利要求1所述的重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料，其特征在于，所述ZnO柱状晶的直径为20-2000nm，择优取向为(002)取向。


3.根据权利要求1所述的重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料，其特征在于，所述重稀土掺杂ZnO薄膜的表面粗糙度为0.5～50nm；表面电阻为0.5kΩ～200MΩ。


4.根据权利要求1所述的重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料，其特征在于，所述重稀土采用钇、钪和铒元素形成的三元重稀土体系；重稀土的掺杂量为0.1～5at.％。


5.根据权利要求4所述的重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料，其特征在于，所述三元重稀土体系中钇、钪和铒元素的摩尔比为1:(0.3～2):(0.3～2)。


6.权利要求1～5任一项所述重稀土掺杂ZnO柱状晶择优取向压电薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)重稀土掺杂锌靶材的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬雨，杨兵，刘琰，张俊，李正刚，雷燕，郭嘉琳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42