【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子材料开发和薄膜材料制备技术，具体涉及一种铁酸铋膜材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、压电材料是指受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料，利用压电材料的特性可实现机械振动(声波)和交流电的互相转换，因而压电材料广泛用于换能器、传感器、超声成像、监控器以及新能源汽车防碰撞预警功能等方面。
3、目前，大规模产业应用的压电材料主要是锆钛酸铅基铁电、压电材料，但因其含有大量剧毒性铅元素，给环境和人类的健康带来了巨大的挑战，因此环境友好型无铅压电材料的开发与研究成为焦点。铁酸铋材料组分简单、无任何有毒性元素，而且具有高的居里温度以及优异的磁电耦合效应而使之在传感器、信息存储、自旋电子器件以及微机电系统等领域有着极大的应用前景。铁酸铋膜材料由于具有大的极化强度和优异的压电性能而被认为是主流锆钛酸铅基压电材料的强有力替代品。然而，普通的铁酸铋膜由于其大的漏电问题以及较高的热处理温度(通常高于500℃)而使其压电性能大打折扣，同时也使之与大规模集成电路的兼容性面临巨大挑战。为了提升铁酸铋膜材料的压电特性，研究人员通常采用在制备铁酸铋膜时引入缓冲层，进行多种元素掺杂修饰或进行高温退火等，但是这些改进的方法过于复杂，从而使得铁酸铋膜大规模产业化的应用面临巨大挑战。
技术实现思路
1、为了克服上述
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面，提供一种铁酸铋膜材料的制备方法，包括：在硅基底表面自下而上依次磁控溅射底电极、铁酸铋膜和顶电极；
4、其中，底电极和顶电极的材料为惰性金属；
5、磁控溅射底电极的气体氛围为氩气和氧气的混合气体，磁控溅射的温度为200～400℃；
6、磁控溅射铁酸铋膜的气体氛围为氩气和氧气的混合气体，磁控溅射的温度为300～500℃；
7、磁控溅射顶电极的气体氛围为氩气，磁控溅射的温度为25～150℃。
8、本专利技术的第二个方面，提供由上述制备方法制备的铁酸铋膜材料。
9、本专利技术的第三个方面，提供上述铁酸铋压电膜材料在传感器、换能器、驱动器、谐振器或滤波器中的应用。
10、本专利技术的有益效果为：
11、(1)本专利技术提供的铁酸铋膜材料，通过调整溅射底电极时的气体氛围，改变了铁酸铋材料的生长取向，进而提高了整体铁酸铋膜材料的压电性能，无需引入缓冲层、掺杂任何元素或进行高温退火，制备方法更加简单，所需原料均为市售，成本低廉，便于工业化推广与大规模应用。
12、(2)本专利技术提供的铁酸铋膜材料制备温度不高于500℃，且无需高温退火处理，有效抑制了因高温热处理造成的铁酸铋膜中铋元素的挥发与铁元素化学价态的变动，降低了压电膜材料的漏电流，同时利于半导体器件的集成与产业化应用。
13、(3)本专利技术所采用的射频磁控溅射技术是一种物理气相沉积技术，该技术与现今半导体微电子集成工艺兼容性好，特别适于制备大尺寸、高品质、均匀致密的膜材料。
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1.一种铁酸铋膜材料的制备方法，其特征在于，包括：在硅基底表面自下而上依次磁控溅射底电极、铁酸铋膜和顶电极；
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述底电极的厚度为200～800nm；所述顶电极的厚度为30～150nm；铁酸铋膜的厚度为1.0～2.0μm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性金属包括金、银、铂，优选为铂。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磁控溅射底电极时，氩气气体流量为30～80sccm，氧气气体流量为5～25sccm，气压为0.1～1.2Pa；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磁控溅射铁酸铋膜时，氩气气体流量为30～100sccm，氧气气体流量为5～25sccm，气压为0.1～1.5Pa；
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磁控溅射铁酸铋膜之后，进行降温，降温的气体气氛为氧气，氧气流量控制15～60sccm，气压控制在0.5～10Pa，以3～10℃/min降温速率冷却至150℃以下。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磁控
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磁控溅射顶电极的溅射功率为30～100W，沉积时间为30～120s。
9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备的铁酸铋膜材料。
10.权利要求9所述的铁酸铋压电膜材料在传感器、换能器、驱动器、谐振器或滤波器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铁酸铋膜材料的制备方法，其特征在于，包括：在硅基底表面自下而上依次磁控溅射底电极、铁酸铋膜和顶电极；
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述底电极的厚度为200～800nm；所述顶电极的厚度为30～150nm；铁酸铋膜的厚度为1.0～2.0μm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性金属包括金、银、铂，优选为铂。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磁控溅射底电极时，氩气气体流量为30～80sccm，氧气气体流量为5～25sccm，气压为0.1～1.2pa；
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，磁控溅射铁酸铋膜时，氩气气体流量为30～100sccm，氧气气体流量为5～25sccm，...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱汉飞，罗红钰，王莹，欧阳俊，栗莉，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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