一种多铁薄膜前驱体及其制备方法和制得的柔性多铁薄膜技术

本申请涉及微电子领域，具体公开了一种多铁薄膜前驱体及其制备方法和制得的柔性多铁薄膜。该多铁薄膜前驱体由金属盐、络合剂、溶剂制得，金属盐包括铋盐、铁盐、镁盐、钙盐和钛盐；柔性多铁薄膜包括由下至上依次设置柔性衬底、缓冲层、底电极层和多铁功能层；缓冲层为CoFe2O4薄膜层，底电极层为SrRuO3薄膜层，多铁功能层为（1

【技术实现步骤摘要】
一种多铁薄膜前驱体及其制备方法和制得的柔性多铁薄膜


[0001]本申请涉及微电子器件领域，更具体地说，它涉及一种多铁薄膜前驱体及其制备方法和制得的柔性多铁薄膜。

技术介绍

[0002]近年来，柔性电子器件以其优异的柔性和通用性引起了人们的广泛关注，尤其是多态存储器，它是柔性集成电路和系统的重要组成部分，基于多铁性磁电材料的多态存储器件能够在一个存储单元中存储多个信息状态，可以以指数形式增加存储容量，并且具有读写速度快、数据保存时间长、功耗低等优点。
[0003]目前基于多铁性磁电材料的多态存储技术中，大部分多铁性磁电单相材料的磁化和铁电极化都很小，而大部分多铁性磁电单相材料只在极低温下才表现出铁电性和磁性的共存，实际应用操作难度较大。而对于多铁性磁电复合材料，虽然磁化和铁电极化较强，但是复合相之间还存在着共烧匹配不稳、界面扩散的问题，制约着多铁性磁电材料的磁电耦合性能。而且，多铁性磁电复合材料中铁电相的压电效应和铁磁相的磁致伸缩效应之间的弹性应变／应力耦合过程中，也难以避免存在着能量损失，也都会制约多铁性磁电材料在柔性多态储存领域的应用。
[0004]因此，申请人认为，为实现多铁性磁电材料在柔性多态存储领域的应用推广，研发一种能在室温下同时具有较强磁化、铁电极化和耦合性能的多铁性磁电材料是本领域亟需要解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]为了解决多铁性磁电单相薄膜需要在及低温下才表现出铁电性和磁性的共存，而多铁性磁电复合薄膜的复合相存在共烧匹配不稳、界面扩散而导致磁电耦合性能受制约的问题，本申请提供一种多铁薄膜前驱体及其制备方法和制得的柔性多铁薄膜。
[0006]第一方面，本申请提供一种多铁薄膜前驱体，采用如下的技术方案：一种多铁薄膜前驱体，由金属盐、络合剂、溶剂制得，所述金属盐包括离子摩尔比为（0.8
‑
0.9）：（0.64
‑
0.72）：（0.08
‑
0.09）：（0.1
‑
0.2）：（0.19
‑
0.28）的铋盐、铁盐、镁盐、钙盐和钛盐。
[0007]通过采用上述种类制备多铁薄膜前驱体，且控制金属盐的种类及离子摩尔比，在络合剂的作用下络合反应生成（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3多铁薄膜前驱体，应用于柔性薄膜的制备中，能形成均匀且稳定的多铁功能层。其次，采用的上述金属盐中，B位阳离子的 Ti、Mg 等元素的掺杂能稳定 Bi 基钙钛矿的结构，使得（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3多铁功能层固溶体在准同型相界附近具有强铁电极化和室温弱铁磁性,即具有室温多铁性，并增强了其磁性以及磁电耦合效应。
[0008]优选的，所述金属盐由离子摩尔比为（0.8
‑
0.9）：（0.64
‑
0.72）：（0.08
‑
0.09）：（0.1
‑
0.2）：（0.19
‑
0.28）的铋盐、铁盐、镁盐、钙盐和钛盐组成。
[0009]优选的，所述多铁薄膜前驱体的摩尔浓度为0.1
‑
0.4moL/L；所述络合剂的添加量为金属盐的23
‑
25%。
[0010]通过控制金属盐的组成、前驱体溶液的浓度以及络合剂的添加量，能使金属盐之间络合形成稳定的（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3多铁薄膜前驱体，在应用至制备柔性薄膜过程中，能在底电极层表面均匀旋涂，经过预退火处理及退火处理后形成稳定的多铁功能层，能在室温下表现出铁电性和磁性。
[0011]优选的，所述溶剂为乙二醇甲醚，所述络合剂为柠檬酸；所述铋盐为五水合硝酸铋，所述铁盐为九水合硝酸铁，所述镁盐为六水合硝酸镁，所述钙盐为一水合乙酸钙，所述钛盐为钛酸四丁酯。
[0012]通过采用上述的溶剂、络合剂以及金属盐，能促进金属盐络合形成稳定的多铁薄膜前驱体体系，便于在制备柔性薄膜过程中，能均匀涂布在底电极层的表面，形成室温下同时具有优良铁电性与磁性的多铁薄膜，且具有线性磁电效应的耦合。
[0013]第二方面，本申请提供一种多铁薄膜前驱体的制备方法，采用如下的技术方案：将铋盐、铁盐、镁盐、钙盐、钛盐加入至溶剂中，搅拌、充分溶解；然后加入络合剂进行络合反应，搅拌均匀后静置2
‑
3天，制得前驱体溶液。
[0014]通过采用溶剂将金属盐溶剂后，再加入络合剂促进金属络合生成（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3多铁薄膜前驱体，质量稳定，且易于涂布制备稳定的柔性薄膜。
[0015]第三方面，本申请提供一种柔性多铁薄膜，采用如下的技术方案：一种柔性多铁薄膜，包括柔性衬底以及在所述柔性衬底表面由下至上依次设置的缓冲层、底电极层和多铁功能层；所述柔性衬底为云母衬底，所述缓冲层为CoFe2O4薄膜层，所述底电极层为SrRuO3薄膜层，所述多铁功能层为（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3薄膜层，该（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3薄膜层是由上述的多铁薄膜前驱体制得，或是由上述制备方法所得的多铁薄膜前驱体制得，其中，x=0.1
‑
0.2。
[0016]采用的云母衬底具有优良的柔性和热稳定性，使制得的多铁薄膜柔性优良，且云母衬底的热稳定性，能在制备CoFe2O4薄膜、SrRuO3薄膜、（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3薄膜过程中，云母衬底不易受热而导致质量受损。而在云母衬底上依次设置CoFe2O4薄膜、SrRuO3薄膜、（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3薄膜，（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3薄膜可以与CoFe2O4薄膜、SrRuO3薄膜实现外延生长，晶格匹配度好、成膜质量高，能制得的柔性多铁薄膜能在室温下不仅同时具有良好的铁电性与磁性，且具有线性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多铁薄膜前驱体，其特征在于：该多铁薄膜前驱体由金属盐、络合剂、溶剂制得，所述金属盐包括离子摩尔比为（0.8
‑
0.9）：（0.64
‑
0.72）：（0.08
‑
0.09）：（0.1
‑
0.2）：（0.19
‑
0.28）的铋盐、铁盐、镁盐、钙盐和钛盐。2.根据权利要求1所述的多铁薄膜前驱体，其特征在于：所述金属盐由离子摩尔比为（0.8
‑
0.9）：（0.64
‑
0.72）：（0.08
‑
0.09）：（0.1
‑
0.2）：（0.19
‑
0.28）的铋盐、铁盐、镁盐、钙盐和钛盐组成。3.根据权利要求1所述的多铁薄膜前驱体，其特征在于：所述多铁薄膜前驱体的摩尔浓度为0.1
‑
0.4moL/L；所述络合剂的添加量为金属盐的23
‑
25%。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的多铁薄膜前驱体，其特征在于：所述溶剂为乙二醇甲醚，所述络合剂为柠檬酸；所述铋盐为五水合硝酸铋，所述铁盐为九水合硝酸铁，所述镁盐为六水合硝酸镁，所述钙盐为一水合乙酸钙，所述钛盐为钛酸四丁酯。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述多铁薄膜前驱体的制备方法，其特征在于：将铋盐、铁盐、镁盐、钙盐、钛盐加入至溶剂中，搅拌、充分溶解；然后加入络合剂进行络合反应，搅拌均匀后静置2
‑
3天，制得多铁薄膜前驱体。6.一种柔性多铁薄膜，其特征在于：包括柔性衬底以及在所述柔性衬底表面由下至上依次设置的缓冲层、底电极层和多铁功能层；所述柔性衬底为云母衬底，所述缓冲层为CoFe2O4薄膜层，所述底电极层为SrRuO3薄膜层，所述多铁功能层为（1
‑
x）BiTi
0.1
Fe
0.8
Mg
0.1
O3‑
xCaTiO3薄膜层，由权利要求1
‑
4任一项的多铁薄膜前驱体制得，或是由权利要求5的制备方法所得的多铁薄膜前驱体制得，其中，x=0.1
‑
0.2。7.根据权利要求6所述的柔性多铁薄膜，其特征在于：所述缓冲层的厚度为10
‑
20nm，所述底电极层的厚度为25
‑
50nm，所述多铁功能层的厚度为30
‑
80nm。8.一种如权利要求6或7所述的柔性多铁薄膜的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）取云母衬底作为柔性衬底；（2）在柔性衬底的表面制备CoFe2O4薄膜作为缓冲层，制得...

【专利技术属性】
技术研发人员：任传来，安峰，钟高阔，李江宇，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：