一种锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料及其制备方法与流程

文档序号:12609866阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料,其特征在于:该铁电超晶格材料包括Pb(Zr0.52Ti0.48)O3与BaTiO3周期性交替生长。

2.按照权利要求1所述的锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料,其特征在于:该铁电超晶格材料具有(001)面取向。

3.按照权利要求1所述的锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料,其特征在于:该铁电超晶格材料中锆钛酸铅和钛酸钡的周期厚度为5~72nm,重复的次数为3~38次。

4.按照权利要求1所述的锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料,其特征在于:该铁电超晶格材料中的锆钛酸铅和钛酸钡都呈现层状生长,每个周期中锆钛酸铅和钛酸钡的厚度都相等。

5.按照权利要求1所述的锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料,其特征在于:该铁电超晶格材料与单层的锆钛酸铅和钛酸钡铁薄膜对比,漏电流降低了2~3个量级,介电常数增加了100%,介电损耗低于0.02,铁电极化曲线对称。

6.一种权利要求1所述锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:

(1)把锆钛酸铅、钛酸钡和镧钙锰氧靶材安放在脉冲激光沉积设备的沉积室中,其中,锆钛酸铅摩尔比Pb:Zr:Ti:O=1.1:0.52:0.48:3,钛酸钡摩尔比Ba:Ti:O=1:1:3,镧钙锰氧摩尔比La:Ca:Mn:O=0.7:0.3:1:3;

(2)在0.7%Nb-SrTiO3基板上沉积镧钙锰氧和锆钛酸铅缓冲层:利用 脉冲激光沉积法在基板温度为750℃和40Pa氧压的条件下,用激光轰击镧钙锰氧靶材使得沉积厚度为4nm;然后将温度降低至650℃,氧压降为5Pa,用激光轰击锆钛酸铅靶材使得沉积厚度为5nm,在基板上依次沉积镧钙锰氧和锆钛酸铅缓冲层;

(3)保持沉积系统的温度为650℃,氧压为5Pa,用激光先后轰击钛酸钡靶材和锆钛酸铅靶材,使得钛酸钡和锆钛酸铅的厚度相等,周期厚度为5nm~72nm;

(4)通过重复步骤(3)过程,保证制备超晶格的总厚度为200~220nm。

7.按照权利要求6所述锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,激光能量为0.5~1.2J/cm2,靶材与基板间的距离为4cm。

8.按照权利要求6所述锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的0.7%Nb-SrTiO3基板用丙酮和乙醇清洗,然后升温至750℃保温60分钟。

9.按照权利要求6所述锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)和(4)中,在交替生长钛酸钡和锆钛酸铅时,保证每生长一层薄膜间歇时间为30秒。

10.按照权利要求6所述锆钛酸铅/钛酸钡铁电超晶格材料的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,成膜结束后,制备得到的铁电超晶格材料在5×104Pa高纯氧下原位退火30分钟,然后以2℃/min的速率冷却到室温。

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