一种基于钡掺杂铁酸铋体系薄膜的四态存储器及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种基于钡掺杂铁酸铋体系薄膜的四态存储器及其制备方法。首先采用溶胶凝胶法制备Bi1‑

【技术实现步骤摘要】
一种基于钡掺杂铁酸铋体系薄膜的四态存储器及其制备方法


[0001]本专利技术属于存储器领域，具体涉及一种基于钡掺杂铁酸铋体系薄膜的四态存储器及其制备方法，尤其涉及一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储器存储单元的制备方法(其中x＝0～0.25)。

技术介绍

[0002]随着现代工艺制程及计算机架构的不断发展，对更高集成度、更高存储密度、更高可靠性的存储器件的需求也在不断上涨。目前研究最多的是单一的二态存储器(存储0，1两种状态)，为了提高存储密度，出现了能够在一个存储单元中存储多个信息状态的多态存储器。多态存储器的实现需要存储器材料同时具有多个不同的物理状态，因此迫切需要寻找室温下同时具有多种物理状态的材料。BiFeO3是少数在室温下同时具有多个不同物理状态的单相多铁材料，而钡的掺杂可以提高单相多铁材料BiFeO3的铁磁性，因此Bi1‑
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FeO3体系薄膜的制备方法是单相多铁材料用于多态存储器研究的基础。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提升存储器存储密度，克服现有Bi1‑
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FeO3体系薄膜制备工艺成相率低，薄膜致密性不足的缺点，提供一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储器及其制备方法，其中x＝0～0.25(0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25)。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：
[0005]本专利技术提供一种基于钡掺杂铁酸铋体系薄膜的四态存储器及其制备方法，用于制备一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储的存储单元，其中x＝0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25。首先采用溶胶凝胶法制备Bi1‑
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FeO3材料前驱体，然后将Bi1‑
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FeO3材料前驱体粉末化并制成块体靶材，之后用脉冲激光沉积法将该块体靶材材料沉积在FTO衬底上制得Bi1‑
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FeO3体系薄膜，最后在Bi1‑
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FeO3体系薄膜上镀上电极制成四态存储单元。电极使用铂、金、银等良好导电性材料。
[0006]其中Bi1‑
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FeO3体系薄膜的制备方法包括以下步骤：
[0007]步骤1：采用溶胶凝胶法制备Bi1‑
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FeO3材料前驱体，
[0008]步骤2：将Bi1‑
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FeO3材料前驱体粉末化并制成块体靶材，
[0009]步骤3：用脉冲激光沉积法将该块体靶材沉积在FTO衬底上得到Bi1‑
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FeO3薄膜。
[0010]进一步地，所述用溶胶凝胶法制备Bi1‑
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FeO3材料前驱体时所用的材料包括铋源材料、钡源材料、铁源材料、溶剂A、溶剂B、络合剂，所述铋源材料、钡源材料、铁源材料、溶剂A、溶剂B、络合剂分别对应为硝酸铋、硝酸钡、硝酸铁、去离子水、乙二醇、柠檬酸。
[0011]进一步地，所述步骤1中用溶胶凝胶法制备Bi1‑
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FeO3材料前驱体具体包括以下步骤：
[0012]1、将硝酸铋、硝酸钡、硝酸铁按化学式中阳离子的物质的量之比1
‑
x:x:1进行准确称量，先后加入适量的乙二醇中，搅拌至完全溶解得到红褐色透明溶液A；
[0013]2、将柠檬酸按照(其中m是质量，n是物质的量，x＝0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25,柠檬酸与金属阳离子的物质的量之比为1.2∶1)进行准确称量，加入适量去离子水搅拌至完全溶解得到透明溶液B；
[0014]3、将溶液A缓慢地加入到溶液B(顺序不可调换，以使操作的整个过程保持柠檬酸溶液在体系中处于过量状态)，充分均匀混合，得到溶液C，置入80～85℃水浴锅水浴搅拌使其粘稠得到红褐色湿凝胶；
[0015]4、将湿凝胶置于120℃鼓风干燥箱中进行干燥，烘干2～3天，得到疏松多孔的红褐色干凝胶，在400℃下去有机物，得到Bi1‑
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FeO3材料前驱体粉末A。
[0016]进一步地，所述的乙二醇根据铋源材料、钡源材料、铁源材料的溶解情况来确定其用量，但硝酸铋的物质的量浓度不能低于1mol/L,即c
硝酸铋
≥1mol/L。
[0017]进一步地，所述的去离子水根据络合剂的溶解情况来确定其用量。
[0018]进一步地，Bi1‑
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FeO3材料前驱体粉末A高温煅烧并制成块体靶材，具体包括以下步骤：
[0019]1、使用玛瑙研钵将所述干燥的Bi1‑
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FeO3材料前驱体粉末A研磨成精细粉末B；
[0020]2、使用金属模具在压片机上将所述粉末B压制成直径30mm,厚度介于2～3mm的圆柱状靶材，所用压强大小为25MPa；
[0021]3、将所述圆柱状靶材置于625℃马弗炉中快速退火10min，得到Bi1‑
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FeO3块状靶材。
[0022]进一步地，采用脉冲激光沉积法将Bi1‑
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FeO3块状靶材沉积在FTO衬底上具体包括以下步骤：
[0023]1、将所述Bi1‑
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FeO3块状靶材和FTO衬底分别放置在靶位和衬底盘合适的位置上固定好，关闭真空腔，先后开启机械泵和分子泵对真空腔进行抽真空；
[0024]2、当所述真空室真空度达到10
‑4Pa时，关闭分子泵，开启氧气阀门，调节真空室氧气压为9Pa；
[0025]3、设置真空室内FTO衬底温度为620～630℃，所述FTO衬底用挡板遮住；
[0026]4、设置脉冲激光器的电压为19～20kV，频率为1Hz进行预打，时间根据靶材表面实际情况而定；
[0027]5、设置脉冲激光器的能量为340～360mJ，频率4Hz，移开所述挡板，开始沉积，沉积结束缓慢通入空气至大气压，并原位保温1～1.2h后冷却至室温，制得Bi1‑
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FeO3薄膜。
[0028]进一步地，制得Bi1‑
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FeO3薄膜的沉积时间根据所需制备薄膜的厚度进行调节，薄膜生长速率约为95
‑
105nm/h(不同制备环境有所变化)。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储器的制备方法，其特征在于：首先采用溶胶凝胶法制备Bi1‑
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FeO3材料前驱体，然后将Bi1‑
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FeO3材料前驱体粉末化并制成块体靶材，之后用脉冲激光沉积法将该块体靶材材料沉积在FTO衬底上制得Bi1‑
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FeO3体系薄膜，最后在Bi1‑
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FeO3体系薄膜上镀上电极制成四态存储单元。2.根据权利要求1所述的一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储器的制备方法，其特征在于：电极使用的材料为铂、金或银。3.根据权利要求1所述的一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储器的制备方法，其特征在于：x＝0～0.25。4.根据权利要求3所述的一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储器的制备方法，其特征在于：x＝0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25。5.根据权利要求1所述的一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储器的制备方法，其特征在于：用溶胶凝胶法制备Bi1‑
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FeO3材料前驱体时所用的材料包括铋源材料、钡源材料、铁源材料、溶剂A、溶剂B、络合剂，所述铋源材料、钡源材料、铁源材料、溶剂A、溶剂B、络合剂分别对应为硝酸铋、硝酸钡、硝酸铁、去离子水、乙二醇、柠檬酸。6.根据权利要求5所述的一种基于Bi1‑
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FeO3体系薄膜的四态存储器的制备方法，其特征在于：采用溶胶凝胶法制备Bi1‑
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FeO3材料前驱体具体包括以下步骤：1)将硝酸铋、硝酸钡、硝酸铁按化学式中阳离子的物质的量之比1
‑
x:x:1进行准确称量，加入适量的乙二醇中，搅拌至完全溶解得到溶液A；2)将柠檬酸按照进行准确称量，加入去离子水搅拌至完全溶解得到溶液B；3)将溶液A缓慢地加入到溶液B充分均匀混合得到溶液C，置入80～85℃水浴锅水浴搅拌得到湿凝胶；4)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈水源，陈阳，霍冠忠，苏超，徐宏宇，叶晴莹，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：