CN102154636A - 一种p型高透射率（100）-取向的LaNiO3纳米薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微电子与光电子材料领域，特别涉及一种p型高透射率（100）-取向的LaNiO3纳米导电薄膜的制备方法。采用以下步骤：按摩尔比1:1称取硝酸镧和硝酸镍作为溶质，溶剂水：乙醇：柠檬酸：聚乙二醇摩尔比为=200：200：2：1，溶液浓度为0.08～0.20mol/L；将前驱体溶液沉积在衬底材料上烘干，热处理：氧气气氛下从350℃以10℃/分钟的速率升温到450℃，450℃预处理10min，再以15℃/分钟的速率升温到600℃，在氮气气氛下退火20分钟，退火温度为600℃～650℃。提高了LaNiO3薄膜电极的表面均匀性和极化程度，(100)取向度高，表面粗糙度小，电阻率低，透射率高。
Description
技术领域
本发明涉及微电子与光电子材料领域，特别涉及一种P型高透射率（100）-取向的LaNiO3纳米导电薄膜的制备方法。
背景技术
透明导电氧化物薄膜具有良好的导电性，对可见光的高透射率，红外区高反射率及其它半导体特性，可应用于平板显示器件，太阳能光伏电池，光电传感器以及光电子，微电子器件等领域。迄今为止，已发现的透明导电薄膜主要是In2O3, SnO2和掺Al的ZnO及其组合而成的多元体系，在平板显示器中得到广泛的应用，但是他们都是n型半导体或导电体，p型透明氧化物薄膜很少。作为p型导体的LaNiO3薄膜通常来讲是不透明的，主要是因为厚度超过了200nm，因此限制了p型导体在光电领域的应用，然而p型材料为p-n结构及其透明半导体器件的发展提供了可能性。虽然降低厚度可以提高透射率，但是降低厚度会带来薄膜表面缺陷增多，从而带来电阻率升高，这个问题在溶胶-凝胶法制备的LaNiO3薄膜中更为突出。
LaNiO3材料具有钙钛矿结构，是铁电薄膜底电极的首选材料之一，主要是因为LaNiO3的晶胞参数（a=0. 382nm）与铁电薄膜非常接近，使之不仅可作为电极材料，还可作为籽晶层来优化铁电薄膜的结构和性能。然而，不同的工艺得到的LaNiO3薄膜的表面粗糙度较大，极化不均匀，电阻率高，对铁电薄膜的性能也有影响，例如会增加上层PZT铁电薄膜的漏电流和矫顽场，降低剩余极化值，这些因素均与LaNiO3电极的表面粗糙度和取向度有关。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种可以改善LaNiO3电极的表面粗糙度和取向度的p型高透射率（100）-取向的LaNiO3薄膜的制备方法。
本发明是通过以下措施实现的：
一种p型高透射率高（100）- 取向的LaNiO3薄膜的制备方法，采用以下步骤：
（1）前驱体溶液的制备：采用溶胶凝胶法，按摩尔比1:1称取硝酸镧和硝酸镍作为溶质，溶于摩尔比1:1混合的水和乙醇中，加入柠檬酸和聚乙二醇，水：乙醇：柠檬酸：聚乙二醇摩尔比为=200：200：2：1，配制成前驱体溶液，溶液浓度为0.08～0.20mol/L；
（2）LaNiO3薄膜材料的制备：采用层层退火工艺，先用旋转涂膜法将前驱体溶液沉积在衬底材料上，然后将材料放置在热板上250℃左右烘干，将干燥的薄膜置于快速退火炉中热处理，热处理工艺特征在于：在氧气气氛下从350℃以10℃/分钟的速率升温到450℃，450℃预处理10min，再以15℃/分钟的速率升温到600℃，在氮气气氛下退火20分钟，退火温度为600℃～650℃，得到LaNiO3薄膜。
600℃到650℃之间退火，是指按照不同应用的需求，可以选择600℃，625℃，650℃分别退火20分钟，每个片在一个温度上保持20分钟，600℃得到的晶粒尺寸较小，650℃得到的晶粒尺寸较大。
所制得的LaNiO3薄膜厚度小于50nm，电阻率为1×10-4?·cm～2×10-4?·cm，表面粗糙度不大于1nm。
衬底材料可以选用石英、玻璃、硅片或者金属薄片，金属薄片为Ni片或Cu片。
本发明将很薄的薄膜置于衬底材料之上，通常科研工作者是将较厚的薄膜作为器件的底电极，没有注意到LaNiO3底电极表面的坑及裂纹等对薄膜电学性能以及光学性能的影响。因此，通过对预处理温度，退火温度，薄膜层厚的控制，我们得到了纳米级厚度，取向度高，表面粗糙度小，电阻率低，透射率高的（100）- 取向LaNiO3纳米薄膜电极。
本发明的有益效果是：通过控制并采用最合适的预处理温度，退火温度，提高了LaNiO3薄膜电极的表面均匀性和极化程度，取向度高，表面粗糙度小，电阻率低；并且通过层厚的控制，得到高透射率的p型（100）- 取向LaNiO3纳米薄膜电极，在未来的光电器件中具有良好的实用前景。
附图说明
附图1为实施例1热处理过程温度曲线图；
附图2为实施例1得到的LaNiO3薄膜原子力图；
附图3为实施例1得到的LaNiO3薄膜在可见光下的透射率；
附图4为在Si衬底上得到的LaNiO3薄膜的XRD谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作具体的说明。
实施例1
本实施例为一种用于光电器件的高透射率（100）- 取向的LaNiO3纳米薄膜电极。
上述薄膜电极的制备方法为：
（1）前驱体溶液的制备：采用溶胶凝胶法，按摩尔比1:1称取硝酸镧和硝酸镍，溶于摩尔比为1：1的水和乙醇中，再加少量柠檬酸和聚乙二醇，配制成前驱体溶液，溶液浓度为0.08mol/L，其中溶剂的摩尔比为水：乙醇：柠檬酸：聚乙二醇=200：200：2：1；
（2）LaNiO3薄膜材料的制备：采用层层退火工艺，先用旋转涂膜法将前驱体溶液沉积在石英衬底材料上，然后将材料放置在热板上烘干，将干燥的薄膜置于快速退火炉中热处理，热处理工艺特征在于：在氧气气氛下从350℃以10℃/分钟的速率升温到450℃，450℃预处理10分钟，再以15℃/分钟的速率升温到600℃，在氮气气氛下退火20分钟，温度为600℃，得到致密薄膜。用扫描电子显微镜测得厚度为10nm，用原子力显微镜测得的表面粗糙度为0.630nm，用四探针测试仪测得电阻率为2×10-4?·cm，热处理过程温度曲线如图1所示。图2为本实施例得到的薄膜的原子力图，薄膜的粗糙度为0.630nm。图3为本实施例的透射率图，可以看出在可见光波长范围内，透射率大于80%。
根据应用的不同，可以重复以上步骤得到目标厚度的薄膜。
实施例2
本实施例为一种用于光电器件的高透射率（100）- 取向的LaNiO3纳米薄膜电极。
上述薄膜电极的制备方法为：
（1）前驱体溶液的制备：采用溶胶凝胶法，按摩尔比1:1称取硝酸镧和硝酸镍，溶于摩尔比为1：1的水和乙醇中，再加少量柠檬酸和聚乙二醇，配制成前驱体溶液，溶液浓度为0.20mol/L，其中溶剂的摩尔比为水：乙醇：柠檬酸：聚乙二醇=200：200：2：1；
（2）LaNiO3薄膜材料的制备：采用层层退火工艺，先用旋转涂膜法将前驱体溶液沉积在硅衬底材料上，然后将材料放置在热板上烘干，将干燥的薄膜置于快速退火炉中热处理，热处理工艺特征在于：在氧气气氛下从350℃以10℃/分钟的速率升温到450℃，450℃预处理10℃，再以15℃/分钟的速率升温到600℃，在氮气气氛下退火20分钟，退火温度为650℃，得到致密薄膜。用扫描电子显微镜测得厚度为25nm，用原子力显微镜测得粗糙度为1.000nm，用四探针测试仪测得电阻率为1×10-4?·cm。
附图4为在Si衬底上得到的LaNiO3薄膜的XRD谱图，从图中可以看出所得到的纳米薄膜取向度很高。
根据应用的不同，可以重复以上步骤得到目标厚度的薄膜。
实验例3
本实施例为一种用于光电器件的高透射率（100）- 取向的LaNiO3纳米薄膜电极，通过调节不同的溶液浓度，得到不同厚度的薄膜。
上述薄膜电极的制备方法为：
（1）前驱体溶液的制备：采用溶胶凝胶法，按摩尔比1:1称取硝酸镧和硝酸镍，溶于摩尔比为1：1的水和乙醇中，再加少量柠檬酸和聚乙二醇，配制成前驱体溶液，溶液浓度为0.10mol/L，其中溶剂的摩尔比为水：乙醇：柠檬酸：聚乙二醇=200：200：2：1；
（2）LaNiO3薄膜材料的制备：采用层层退火工艺，先用旋转涂膜法将前驱体溶液沉积在衬底材料上，然后将材料放置在热板上烘干，将干燥的薄膜置于快速退火炉中热处理，热处理工艺特征在于：在氧气气氛下从350℃以10℃/分钟的速率升温到450℃，450℃预处理10℃，再以15℃/分钟的速率升温到600℃，在氮气气氛下退火20分钟，退火温度为620℃，得到致密薄膜。用扫描电子显微镜测得厚度为12nm，用原子力显微镜测得粗糙度为0.7000nm，用四探针测试仪测得电阻率为1.8×10-4?·cm。
根据应用的不同，可以重复以上步骤得到目标厚度的薄膜。
实验例4
本实施例为一种用于光电器件的高透射率（100）- 取向的LaNiO3纳米薄膜电极，通过调节不同的溶液浓度，得到不同厚度的薄膜。
上述薄膜电极的制备方法为：
（1）前驱体溶液的制备：采用溶胶凝胶法，按摩尔比1:1称取硝酸镧和硝酸镍，溶于摩尔比为1：1的水和乙醇中，再加少量柠檬酸和聚乙二醇，配制成前驱体溶液，溶液浓度为0.15mol/L，其中溶剂的摩尔比为水：乙醇：柠檬酸：聚乙二醇=200：200：2：1；
（2）LaNiO3薄膜材料的制备：采用层层退火工艺，先用旋转涂膜法将前驱体溶液沉积在衬底材料上，然后将材料放置在热板上烘干，将干燥的薄膜置于快速退火炉中热处理，热处理工艺特征在于：在氧气气氛下从350℃以10℃/分钟的速率升温到450℃，450℃预处理10℃，再以15℃/分钟的速率升温到600℃，在氮气气氛下退火20分钟，退火温度为630℃，得到致密薄膜。用扫描电子显微镜测得厚度为17nm，原子力显微镜测得的表面粗糙度为0.850nm，用四探针测试仪测得电阻率为1.3×10-4?·cm。
根据应用的不同，可以重复以上步骤得到目标厚度的薄膜。
Claims (3)
1.一种p型高透射率高（100）- 取向的LaNiO3薄膜的制备方法，其特征是采用以下步骤：
（1）前驱体溶液的制备：采用溶胶凝胶法，按摩尔比1:1称取硝酸镧和硝酸镍作为溶质，溶于摩尔比1:1混合的水和乙醇中，加入柠檬酸和聚乙二醇，配制成前驱体溶液，溶剂摩尔比水：乙醇：柠檬酸：聚乙二醇为=200：200：2：1，溶液浓度为0.08～0.20mol/L；
（2）LaNiO3薄膜材料的制备：采用层层退火工艺，先用旋转涂膜法将前驱体溶液沉积在衬底材料上，然后将材料放置在热板上烘干，将干燥的薄膜置于快速退火炉中热处理，热处理工艺特征在于：在氧气气氛下从350℃以10℃/分钟的速率升温到450℃，450℃预处理10min，再以15℃/分钟的速率升温到600℃，在氮气气氛下退火20分钟，退火温度为600℃～650℃，得到LaNiO3薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所制得的LaNiO3薄膜厚度小于50nm，电阻率为1×10-4?·cm～2×10-4?·cm，表面粗糙度不大于1nm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于衬底材料为石英、玻璃、硅片或者金属薄片，所述金属薄片为Ni片或Cu片。
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|---|---|
| CN (1) | CN102154636B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102810483A (zh) * | 2012-08-07 | 2012-12-05 | 清华大学 | 氧化物半导体薄膜及制备方法、薄膜晶体管及制备方法 |
| CN104071855A (zh) * | 2013-03-25 | 2014-10-01 | 三菱综合材料株式会社 | LaNiO3薄膜形成用组合物及利用该组合物的LaNiO3薄膜的形成方法 |
| CN105531798A (zh) * | 2013-10-15 | 2016-04-27 | 三菱综合材料株式会社 | LaNiO3薄膜形成用组合物以及使用该组合物的LaNiO3薄膜的形成方法 |
| CN108565127A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-21 | 云南大学 | 一种可提高超级电容器比容量的电极材料、制备新方法及应用 |
| CN112062568A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-11 | 广西大学 | 一种利用热应变诱导宽温区电卡效应plzst基薄膜的制备方法 |
| CN113600452A (zh) * | 2014-03-25 | 2021-11-05 | 三菱综合材料株式会社 | LaNiO3薄膜的形成方法及器件的制造方法 |
| CN114231951A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-25 | 江苏籽硕科技有限公司 | 利用高分子辅助沉积法制备LaNiO3外延导电薄膜的方法 |
| CN115084318A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-09-20 | 西南科技大学 | 一种无机钙钛矿型LaNiO3可见光电导薄膜的制备及应用 |
| CN115895656A (zh) * | 2021-08-24 | 2023-04-04 | 浙江理工大学 | 光致发光铽掺杂氧化锡薄膜及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1721066A (zh) * | 2005-05-20 | 2006-01-18 | 济南大学 | 降低柴油车尾气中碳烟颗粒燃烧温度的催化剂及制备方法 |
| CN101538156A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-09-23 | 哈尔滨工业大学 | 缓冲层诱导织构铁电薄膜的制备方法 |
| US7727322B2 (en) * | 2004-09-17 | 2010-06-01 | Seiko Epson Corporation | Precursor solution, method for manufacturing precursor solution, PZTN compound oxide, method for manufacturing PZTN compound oxide, piezoelectric element, ink jet printer, ferroelectric capacitor, and ferroelectric memory |
| CN101811889A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-08-25 | 济南大学 | 一种镧系元素掺杂的钛酸铋薄膜及其制备方法 |
| CN101863679A (zh) * | 2009-04-14 | 2010-10-20 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 镍酸镧薄膜材料的制备方法 |
-
2010
- 2010-12-17 CN CN201010593790A patent/CN102154636B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7727322B2 (en) * | 2004-09-17 | 2010-06-01 | Seiko Epson Corporation | Precursor solution, method for manufacturing precursor solution, PZTN compound oxide, method for manufacturing PZTN compound oxide, piezoelectric element, ink jet printer, ferroelectric capacitor, and ferroelectric memory |
| CN1721066A (zh) * | 2005-05-20 | 2006-01-18 | 济南大学 | 降低柴油车尾气中碳烟颗粒燃烧温度的催化剂及制备方法 |
| CN101863679A (zh) * | 2009-04-14 | 2010-10-20 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 镍酸镧薄膜材料的制备方法 |
| CN101538156A (zh) * | 2009-04-30 | 2009-09-23 | 哈尔滨工业大学 | 缓冲层诱导织构铁电薄膜的制备方法 |
| CN101811889A (zh) * | 2010-04-27 | 2010-08-25 | 济南大学 | 一种镧系元素掺杂的钛酸铋薄膜及其制备方法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102810483A (zh) * | 2012-08-07 | 2012-12-05 | 清华大学 | 氧化物半导体薄膜及制备方法、薄膜晶体管及制备方法 |
| CN104071855A (zh) * | 2013-03-25 | 2014-10-01 | 三菱综合材料株式会社 | LaNiO3薄膜形成用组合物及利用该组合物的LaNiO3薄膜的形成方法 |
| CN105531798A (zh) * | 2013-10-15 | 2016-04-27 | 三菱综合材料株式会社 | LaNiO3薄膜形成用组合物以及使用该组合物的LaNiO3薄膜的形成方法 |
| CN113600452A (zh) * | 2014-03-25 | 2021-11-05 | 三菱综合材料株式会社 | LaNiO3薄膜的形成方法及器件的制造方法 |
| CN108565127A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-21 | 云南大学 | 一种可提高超级电容器比容量的电极材料、制备新方法及应用 |
| CN112062568A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-11 | 广西大学 | 一种利用热应变诱导宽温区电卡效应plzst基薄膜的制备方法 |
| CN115895656A (zh) * | 2021-08-24 | 2023-04-04 | 浙江理工大学 | 光致发光铽掺杂氧化锡薄膜及其制备方法 |
| CN115895656B (zh) * | 2021-08-24 | 2024-05-03 | 浙江理工大学 | 光致发光铽掺杂氧化锡薄膜及其制备方法 |
| CN114231951A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-25 | 江苏籽硕科技有限公司 | 利用高分子辅助沉积法制备LaNiO3外延导电薄膜的方法 |
| CN115084318A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-09-20 | 西南科技大学 | 一种无机钙钛矿型LaNiO3可见光电导薄膜的制备及应用 |
| CN115084318B (zh) * | 2022-07-18 | 2023-06-09 | 西南科技大学 | 一种无机钙钛矿型LaNiO3可见光电导薄膜的制备及应用 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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