改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料电学性能的方法技术

本发明专利技术提供一种改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料电学性能的方法，其包括如下步骤：将金属氢化物与待处理的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料置于石英玻璃管的不同位置处，然后将放置有金属氢化物与待处理的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的石英玻璃管抽真空并密封，最后对密封的石英玻璃管进行退火处理，即得到电学性能改变的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料。由于本发明专利技术的方法采用固固反应改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的电学性能，因此，本发明专利技术的方法既简单又清洁无污染。在本发明专利技术的方法中，通过调节退火温度和时间可以控制发生还原反应后的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的电学性能。矿氧化物薄膜材料的电学性能。矿氧化物薄膜材料的电学性能。

【技术实现步骤摘要】
改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料电学性能的方法


[0001]本专利技术属于材料领域。具体地，本专利技术涉及改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料电学性能的方法。

技术介绍

[0002]通常，改变外延单晶薄膜氧化物的电学性能可以通过材料内部掺杂阳离子，或者改变生长薄膜的厚度来实现。这些方法都需要在生长过程中才能进行。而对于调控现有已经制备好的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料，可以通过采用超高真空度的设备内加热退火，或者将单晶薄膜氧化物放于特定的还原气体中退火，以改变其中化学元素价态和氧空位含量来实现。例如，Jeen,H.；Choi,W.S.Reversible redox reactions in an epitaxially stabilized SrCoO(x)oxygen sponge.Nat Mater 2013,12(11),1057-63公开了钙钛矿SrCoO
3-X
(x＝0-2)到钙铁石SrCoO
2.5
结构相的改变，并且伴随着从金属相到绝缘相之间的转变。这些现有技术提供的方法甚是麻烦，过程复杂，即使后期处理也会产生一些不必要的污染。
[0003]基于此，目前需要一种可以大大降低操作的繁琐程度以及环境污染的新方法来实现改变已制备好的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的电学性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种简单且清洁无污染的改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料电学性能的方法。
[0005]本专利技术的上述目的是通过如下技术方案进行的。
[0006]本专利技术提供一种改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料电学性能的方法，其包括如下步骤：
[0007]将金属氢化物与待处理的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料置于石英玻璃管的不同位置处，然后将放置有金属氢化物与待处理的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的石英玻璃管抽真空并密封，最后对密封的石英玻璃管进行退火处理，即得到电学性能改变的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料。
[0008]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述金属氢化物选自氢化钙、氢化钠和氢化镁中的一种或几种。
[0009]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述单晶钙钛矿氧化物薄膜材料为掺锶镍酸盐钙钛矿氧化物薄膜材料。
[0010]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述单晶钙钛矿氧化物薄膜材料为掺锶镍酸钕钙钛矿氧化物薄膜材料。
[0011]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的化学式为Nd
0.8
Sr
0.2
NiO3。
[0012]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述金属氢化物与待处理的单晶钙钛矿氧化物
薄膜材料的用量比例为：1mm2的薄膜材料使用4-20mg的金属氢化物。
[0013]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述将放置有金属氢化物与待处理的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的石英玻璃管抽真空是通过将所述石英玻璃管抽至真空度为10-3
Pa-10-6
Pa进行的。
[0014]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述退火处理是在如下条件下进行的：退火温度为280℃-400℃，退火时间为2-6h，优选为6h。
[0015]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述单晶钙钛矿氧化物薄膜材料是通过分子束外延生长、脉冲激光沉积或磁控溅射方式制备得到的。
[0016]优选地，在本专利技术所述的方法中，所述将金属氢化物置于石英玻璃管是在手套箱中进行的。
[0017]在本专利技术的具体的实施方案中，本专利技术对石英玻璃管的大小不作特别限定，能够容纳放置其中的金属氢化物与单晶钙钛矿氧化物薄膜材料即可。优选地，石英玻璃管的长度为100-200mm，石英玻璃管的内径为5-10mm。
[0018]在本专利技术所述的方法中，由于氢化钙材料受热易分解为氢气和钙单质，氢气可用于还原氧化物，所以具有多价态金属元素就容易从高价态演变成为低价态，并且氧化物中的氧含量将减小。
[0019]本专利技术具有如下有益效果：
[0020]由于本专利技术的方法采用固固反应改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的电学性能，因此，本专利技术的方法既简单又清洁无污染。在本专利技术的方法中，通过调节退火温度和时间可以控制发生还原反应后的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的电学性能。
[0021]本专利技术的方法得到的电学性能改变后的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料，可以用于不同的半导体设备的基础材料，为先进电子器件的应用提供了良好的材料基础。
附图说明
[0022]以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施方案，其中：
[0023]图1为本专利技术的一个实施方案的改变电学性能的装置示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1-4中电学性能转变的(还原反应后的)单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的电阻随温度的变化情况；
[0025]图3为本专利技术实施例1-4中电学性能转变的(还原反应后的)单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的X射线衍射图；
[0026]图4为本专利技术实施例4制得的样本和原始样本中镍元素的X射线吸收谱情况；
[0027]附图标记：
[0028]1 马弗炉
[0029]2 玻璃石英管
[0030]3 金属氢化物
[0031]4 单晶钙钛矿氧化物薄膜材料。
具体实施方式
[0032]下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐
明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的范围。
[0033]实施例1
[0034]掺锶镍酸钕钙钛矿单晶薄膜材料Nd
0.8
Sr
0.2
NiO3的制备：
[0035]利用NiO和Nd2O3以及SrCO3粉末按照摩尔比为5：2：1投料并烧结成Nd
0.8
Sr
0.2
NiO3的靶材。选取SrTiO3作为衬底。采用激光脉冲沉积方法，利用脉冲激光轰击上述靶材，形成等离子体，其中，所述脉冲激光的频率为2Hz，激光能量密度为1.5J/cm2。在SrTiO3衬底上沉积后形成中间产物。沉积条件为：沉积温度为550℃，沉积氧气压强为25Pa。图2中示出了在SrTiO3(001)衬底上生长了结晶质量较好的Nd
0.8
Sr
0.2
NiO3薄膜材料，记为原始样本，其晶格常数为
[0036]氢化钙还原处理：
[0037]在手套箱中将25mm2Nd
0.8
Sr
0.2
NiO3薄膜材料与100mg氢化钙粉末混合后至于耐热石英玻璃内，并抽取真空至10-4
Pa，并放置于图1所示的马弗炉内退火，其中退火温度280℃，退火时间为6h，然后将制备得到的样本1真空保存。
[0038]实施例2
[0039]除了将Nd
0.8
Sr
0.2
NiO3薄膜材料的退火温度采用300℃外，其余操作条件同实施例1。将制备得到的样本2真空保存。
[0040]实施例3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改变单晶钙钛矿氧化物薄膜材料电学性能的方法，其包括如下步骤：将金属氢化物与待处理的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料置于石英玻璃管的不同位置处，然后将放置有金属氢化物与待处理的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的石英玻璃管抽真空并密封，最后对密封的石英玻璃管进行退火处理，即得到电学性能改变的单晶钙钛矿氧化物薄膜材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属氢化物选自氢化钙、氢化钠和氢化镁中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单晶钙钛矿氧化物薄膜材料为掺锶镍酸盐钙钛矿氧化物薄膜材料。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单晶钙钛矿氧化物薄膜材料为掺锶镍酸钕钙钛矿氧化物薄膜材料。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单晶钙钛矿氧化物薄膜材料的化学式为Nd
0.8
Sr
0.2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河意，葛琛，金奎娟，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：