一种Si衬底Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12自然超晶格铁电薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Si衬底Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12自然超晶格铁电薄膜的制备方法，采用溶胶-凝胶工艺，直接形成自然超晶格结构；为弥补Bi2O3在高温下易于挥发，在Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12名义成分配料的基础上，采用Bi适度过量的成分配方；采用多次匀胶、分层退火；成膜退火在氧气气氛下进行。该方法简单且能满足硅平面工艺的要求，其制备的Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12铁电薄膜具有超晶格结构和突出的铁电性能、优异的抗疲劳特性及良好的综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息功能薄膜材料领域，特别涉及一种Si衬底Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12自然超晶格铁电薄膜的制备方法。
技术介绍
铁电晶体属于介质晶体、压电晶体和热释电晶体的一个亚族，所以铁电晶体除铁电性外必然具有介电、压电和热释电性质，透光性的铁电体还具有电光性质。由于铁电体特殊的介电、电光、声光、光折变、非线性光学、热释电和压电性能，是一种极具商业应用前景的材料，因此铁电体的应用很早就引起了物理学界和材料学界的注意。七十年代以来，由于对铁电体认识的深入，人工铁电材料种类的扩大，微电子技术的进步，铁电薄膜制备方法不断取得进展，铁电薄膜器件的工作电压可达3-5V，可与Si或GaAs集成工艺兼容，从而为制作出高速、高密度非易失性铁电存储器、热释电红外探测器、电光调制器件、光放大器等铁电器件开辟了新的途径，在微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域显示出极为广泛的应用前景。Bi4Ti3O12铁电薄膜具有与Si衬底非常接近的晶格常数和较好的铁电性能，特别是抗疲劳性能优良，是新型Si集成铁电存储器件、探测器件制备的优选材料之一。目前，该
已成为国际上新材料研究的热点之本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种Ｓｉ衬底Ｂｉ３ＴｉＮｂＯ９－Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２自然超晶格铁电薄膜的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：（１）选用电阻率＜１０Ω·ｃｍ、（１００）晶向ｐ型单晶Ｓｉ基片作为衬底，并进行表面处理和清洗；（２）配制Ｂｉ３ＴｉＮｂＯ９－Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２溶胶；（３）将配制好的溶胶滴到衬底上，再进行匀胶，制作湿膜；（４）匀好胶的湿膜进行烘干处理，去除湿膜中的碳、氢成分；（５）将烘干处理过的薄膜进行退火处理；（６）重复上述步骤（３）－（５），根据所需薄膜的厚度确定重复次数，直至获得所需厚度的薄膜；（７）对上述Ｓｉ衬底Ｂｉ３ＴｉＮｂＯ９－Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜进行退火处理，形成Ｓｉ衬底Ｂｉ３Ｔｉ...

【技术特征摘要】
1.一种Si衬底Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12自然超晶格铁电薄膜的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1)选用电阻率<10Ω - cm, (100)晶向ρ型单晶Si基片作为衬底，并进行表面处理和清洗；(2)配制Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12 溶胶；(3)将配制好的溶胶滴到衬底上，再进行勻胶，制作湿膜；(4)勻好胶的湿膜进行烘干处理，去除湿膜中的碳、氢成分；(5)将烘干处理过的薄膜进行退火处理；(6)重复上述步骤(3)-(5)，根据所需薄膜的厚度确定重复次数，直至获得所需厚度的薄膜；(7)对上述Si衬底Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12薄膜进行退火处理，形成Si衬底 Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12自然超晶格铁电薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤( 所述的Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12溶胶由下述原料配制而成，各原料及用量比为(a)硝酸铋乙醇铌钛酸丁脂的摩尔比为 7. 21-7. 35 1.00 4. 00 ； (b)溶剂乙二醇甲醚催化剂冰醋酸稳定剂乙酰丙酮的体积百分比为 30-60% 10-20% 20-50% ； (c) 6. 10-6. 17 摩尔(a)溶质原料配 93. 20ml (b) 溶剂、催化剂、稳定剂原料，其中所述6. 10-6. 17摩尔(a)溶质原料中含硝酸铋3. 60-3. 67 摩尔、乙醇铌0. 50摩尔、钛酸丁脂2. 00摩尔；所述93. 20ml (b)溶剂、催化剂、稳定剂原料中含溶剂乙二醇甲醚30. 00-60. 00ml、催化剂冰醋酸10. 00-20. 00ml、稳定剂乙酰丙酮 20.00-50. 00ml。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤( 所述的Bi3TiNbO9-Bi4Ti3O12 溶胶由下述原料配制而成，各原料及用量比为(a)硝酸铋乙醇铌钛酸丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，许积文，周尚菊，杨玲，任明放，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：45