一種低漏電流鐵酸鉍薄膜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低漏電流鐵酸鉍薄膜，所述薄膜包括襯底，以及襯底上的Bi4?<i>x</i>Nd<i>x</i>Ti3O12薄膜層，Bi4?<i>x</i>Nd<i>x</i>Ti3O12薄膜層上是BiFeO3薄膜層，并且Bi4?<i>x</i>Nd<i>x</i>Ti3O12薄膜層與BiFeO3薄膜層交替搭配，形成Bi4?<i>x</i>Nd<i>x</i>Ti3O12/BiFeO3復(fù)合薄膜，其中X的取值范圍是0.4?0.85。本實(shí)用新型通過(guò)在BiFeO3薄膜與襯底間引入Bi4?<i>x</i>Nd<i>x</i>Ti3O12鐵電薄膜緩沖層來(lái)降低BiFeO3薄膜的漏電流，提高鐵電性能，在高電場(chǎng)下，該復(fù)合薄膜的漏電流密度比純BiFeO3薄膜降低了4個(gè)數(shù)量級(jí)，鐵電性能也得到了很大的提高。
【專利說(shuō)明】
一種低漏電流鐵酸鉍薄膜
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種低漏電流鐵酸鉍薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵酸鉍(BiFeO3)是一種常溫下呈現(xiàn)多鐵性的單相材料，居里溫度為810°C，尼爾溫度為SSOtCt3BiFeO3具有三角扭曲的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，室溫下具有鐵電有序和反鐵磁有序，是少數(shù)室溫下同時(shí)具有鐵電性和鐵磁性的多鐵性磁電材料之一。因此，BiFeO3薄膜作為一種鐵電材料獲得了廣泛研究和應(yīng)用。然而，BiFeO3薄膜在制備過(guò)程中原子價(jià)態(tài)的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致薄膜的致密性差，薄膜的漏電導(dǎo)較大，得到的電滯回線矩形度較差。BiFeO3薄膜與襯底間會(huì)發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致薄膜的漏電流增大。較大的漏電流導(dǎo)致鐵電材料在器件上不能充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型提供一種低漏電流且具有高鐵電性能的鐵酸鉍薄膜。通過(guò)在BiFeO3薄膜與襯底間引入BitxNdxTi3O1^電薄膜緩沖層來(lái)降低BiFeO3薄膜的漏電流，提高鐵電性能，從而可以提尚鐵電器件的性能。
[0004]本實(shí)用新型提供的低漏電流鐵酸鉍薄膜，包括襯底，以及襯底上的Bi4-XNdxTi3O12薄膜層，Bi4-XNdxTi3O12薄膜層上是BiFeO3薄膜層，并且Bi4-XNdxTi3O1^膜層與BiFeO3薄膜層交替搭配，形成Bi4-xNdxTi3012/BiFe03復(fù)合薄膜，復(fù)合薄膜上制備了上電極，其中X的取值范圍是0.4—0.85。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1為本實(shí)用新型的局部結(jié)構(gòu)圖。
[0006]圖2為本實(shí)用新型的漏電流密度圖。
[0007]圖3為普通鐵酸鉍薄膜的電滯回線圖。
[0008]圖4為本實(shí)用新型的電滯回線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面利用具體的實(shí)施例，詳細(xì)說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0010]實(shí)施例1:
[0011](I)將Bi(NO3)3.5H20、Fe(N03)3.5H20溶于乙二醇甲醚和乙酸酐混合而成的混合液中，配置出一定濃度的BiFeO3前驅(qū)液A。將Bi(NO3)3.5H20、Nd(N03)3.6H20加入到乙二醇甲醚中攪拌至溶解，另將鈦酸四丁酯加入到冰醋酸中攪拌至溶解后，混合兩者，配置出一定濃度的扮3.15如0.85!13012前驅(qū)液13。
[0012](2)以Si/Si02/Ti/Pt順序復(fù)合疊加構(gòu)成襯底，并對(duì)襯底進(jìn)行表面處理和清洗:
[0013]①丙酮中超聲清洗10-15分鐘，去除襯底表面有機(jī)物；
[0014]②乙醇中超聲清洗8-15分鐘，除掉襯底表面的碳?xì)浠衔铮?br>[0015]③最后用去離子水超聲清洗10分鐘，去除殘留的乙醇。
[0016](3)將前驅(qū)液B用滴管滴3-4滴到襯底上，啟動(dòng)勻膠機(jī)進(jìn)行旋涂，形成濕薄膜。
[0017](4)將濕薄膜在120°C下進(jìn)行低溫烘干5分鐘處理，去除薄膜中的碳、氫成分;烘干的薄膜在400°C進(jìn)行預(yù)熱處理15分鐘，然后冷卻。按上述步驟重復(fù)多次，獲得一定厚度的
Β?3.15Nd0.85Ti30l2薄膜 O
[0018](5)將前驅(qū)液B制備的薄膜冷卻后在其表面上滴3-4滴前驅(qū)液A。啟動(dòng)勻膠機(jī)進(jìn)行旋涂，然后采用步驟(4)的條件進(jìn)行烘烤和預(yù)熱處理。按上述步驟重復(fù)多次，獲得一定厚度的BiFe03薄膜。
[0019](6)多次重復(fù)步驟(4)和(5)，并且按照B/A/B/A方式交替搭配，獲得一定厚度的Bi3.15Nd0.85Ti30i2/BiFe03 復(fù)合薄膜。
[0020](7)將Bi3.15Nd0.85Ti3012/BiFe03復(fù)合薄膜在空氣環(huán)境中進(jìn)行熱處理，溫度為550°C，時(shí)間為30分鐘，使薄膜晶化。
[0021](8)在薄膜表面上采用真空蒸鍍工藝制備Au上電極薄膜，掩膜板的直徑為0.5mm。
[0022]實(shí)施例子2:
[0023](I)將Bi(NO3)3.5H20,Fe(NO3)3.5H20溶于乙二醇甲醚和乙酸酐混合而成的混合液中，配置出一定濃度的BiFeO3前驅(qū)液A。將Bi(N03)3.5H20、Nd(N03)3.6H20加入到乙二醇甲醚中攪拌至溶解，將鈦酸四丁酯加入到冰醋酸中攪拌至溶解后，混合兩者，配置一定濃度的B i 3.6oNd0.4oT i 3〇i2 前驅(qū)液 B。
[0024](2)以Si/Si02/Ti/Pt順序復(fù)合疊加構(gòu)成襯底，并對(duì)襯底進(jìn)行表面處理和清洗:
[0025]①丙酮中超聲清洗10-15分鐘，去除襯底表面有機(jī)物；
[0026]②乙醇中超聲清洗8-15分鐘，除掉襯底表面的碳?xì)浠衔铮?br>[0027]③最后用去離子水超聲清洗10分鐘，去除殘留的乙醇。
[0028](3)將前驅(qū)液B用滴管滴3-4滴到襯底上，啟動(dòng)勻膠機(jī)進(jìn)行旋涂，形成濕薄膜。
[0029](4)將濕薄膜在120°C下進(jìn)行低溫烘干5分鐘處理，去除薄膜中的碳、氫成分;烘干的薄膜在400°C進(jìn)行預(yù)熱處理15分鐘，然后冷卻。按上述步驟重復(fù)多次，獲得所需厚度的Bi3.6oNd0.4oTi30i2 薄膜。
[0030](5)將前驅(qū)液B制備的薄膜冷卻后在其表面上滴3-4滴前驅(qū)液A。啟動(dòng)勻膠機(jī)進(jìn)行旋涂，然后采用步驟(4)的條件進(jìn)行烘烤和預(yù)熱處理。按上述步驟重復(fù)多次，獲得所需厚度的BiFe03薄膜。
[0031](6)多次重復(fù)步驟(4)和(5)，并且按照B/A/B/A方式交替搭配，獲得一定厚度的Bi3.6oNd0.4()Ti30i2/BiFe03 復(fù)合薄膜。
[0032](7)將Bi3.6QNd().4()Ti3012/BiFe03復(fù)合薄膜在空氣環(huán)境中進(jìn)行熱處理，溫度為600°C，時(shí)間為25分鐘，使薄膜晶化。
[0033](8)在薄膜表面上采用真空蒸鍍工藝制備Au上電極薄膜，掩膜板的直徑為0.5mm。
[0034]本實(shí)用新型的有益效果:
[0035]在Si/Si02/Ti/Pt復(fù)合襯底上制備出結(jié)晶態(tài)的Bi4-xNdxTi3012/BiFe03復(fù)合薄膜。在高電場(chǎng)下，該復(fù)合薄膜的漏電流密度比純BiFeO3薄膜降低了4個(gè)數(shù)量級(jí)，鐵電性能也得到了很大的提尚。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低漏電流鐵酸鉍薄膜，包括襯底，其特征在于:襯底上是Bi^xNdxTi3O12薄膜層，Bi4-xNdxTi3012薄膜層上是BiFeO3薄膜層，并且Bi4-撕力3012薄膜層與BiFeO3薄膜層交替搭配，形成Bi4-xNdxTi30i2/BiFe03復(fù)合薄膜，Bi4-xNdxTi30i2/BiFe03復(fù)合薄膜上制備了上電極，其中X的取值范圍是0.4-0.85。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低漏電流鐵酸鉍薄膜，其中的襯底是由Si/Si02/Ti/Pt順序疊加的復(fù)合層，上電極是Au電極。
【文檔編號(hào)】H01L43/10GK205429011SQ201620211105
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】王 華, 韓冬, 許積文, 楊玲, 丘偉
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)