CN1092169C - 一种制备锆钛酸铅薄膜的方法 - Google Patents
一种制备锆钛酸铅薄膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1092169C CN1092169C CN 00111683 CN00111683A CN1092169C CN 1092169 C CN1092169 C CN 1092169C CN 00111683 CN00111683 CN 00111683 CN 00111683 A CN00111683 A CN 00111683A CN 1092169 C CN1092169 C CN 1092169C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- minutes
- precursor liquid
- film
- zirconium
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
一种制备锆钛酸铅薄膜的方法，属于锆钛酸铅薄膜领域。前驱液以醋酸铅、丙醇锆、钛酸丁脂为原料，以乙二醇甲醚为溶剂，利用醋酸铅三个结晶水控制水解程度，按Pb∶Zr∶Ti＝1∶X∶1-X，0.1≤X≤0.9配比，与目前采用的方法相比具有明显的优点：不需精馏，不需另加水，不加稳定剂，整个过程只需2小时；溶液存放周期长，且稳定性好，用此溶液借助甩胶法制备的PZT铁电薄膜性能良好。
Description
本发明涉及一种铁电薄膜的制备方法，属于锆钛酸铅薄膜领域。
锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜由于其独特的铁电性在微电子领域中具有极大的应用前景，与半导体集成，可制备各种新型的集成电子器件，如非挥发铁电薄膜存储器(FeRAM)等。制备PZT铁电薄膜的方法有很多，如溅射法，金属有机化学法、电子束沉积法、激光法和溶胶-凝胶法等，其中溶胶-凝胶法具有成本低、处理温度低、易于大面积成膜的优点，从而成为最主要的方法之一。溶胶-凝胶法工艺通常包含水解反应，这与水的量有着密切的联系，精确控制溶液中的水分，是制备优质铁电薄膜的关键所在。为了制备高质量的前驱液，高纯的起始原料是必要的，所以配制前驱液前，首先要对原料进行多次精馏，以去除杂质和水分，每次制备薄膜时，再加入适当的水控制水解的速度和程度，因此整个过程比较繁琐，配制时间长。
本发明的目的在于提供一种简便的制备锆钛酸铅(PZT)薄膜的方法，特别是前驱液的配制，不需精馏，不需加水，不加稳定剂，利用醋酸铅中的三个结晶水，来控制水解程度，关键是先把含有3个结晶水的醋酸铅溶于乙二醇甲醚中充分溶解，再加入相应的锆、钛溶液，整个前驱液配制过程只需2小时，前驱液稳定性好，存放周期长，如存放100天后再制膜效果不变。用此前驱液制备的PZT铁电薄膜性能良好。
本发明的目的是通过下述配制过程实施的：
1、首先将含三个结晶水的醋酸铅溶于乙二醇甲醚，控制加热至70℃，搅拌30分钟，得到澄清的醋酸铅溶液。
2、将丙醇锆、钛酸丁酯分别溶于乙二醇甲醚，加热至50℃，搅拌5分钟。
3、按所需的Zr/Ti比，将丙醇锆溶液倒入钛酸丁酯溶液中搅拌10分钟。
4、铅、锆、钛三者比例克分子浓度比为Pb∶Zr∶Ti＝1∶X∶1-X，0.1≤X≤0.9，将锆钛混合溶液倒入冷却的醋酸铅溶液中，加热至50℃，搅拌10分钟，放置，使溶液水解。
5、将配制好的溶液用慢速定性滤纸过滤去除杂质，从而得到澄清的PZT前驱液.图1是制备前驱液的流程图。
6、制备PZT薄膜。将上述前驱液用甩胶成膜法制膜，选择Pt/Ti/SiO2/Si为基片，甩胶速度控制在3000-5000转/分钟，时间30秒，然后放在320℃-420℃的热板上预处理5分钟，经过多次成膜-预处理-再成膜，获得一定厚度的PZT膜，再经600℃-650℃/10分钟氧气氛下迅速退火处理，得到结晶完善，择优取向的PZT薄膜。图2为本发明提供的方法制备的PZT(40/60)铁电薄膜的XRD谱，预烧结温度在320℃，显然在(111)面择优取向特征明显，而图3为该组分的SEM照片，从照片看显然晶粒尺寸均一，显微结构均匀。图4为该组分的铁电性能，它是用真空蒸发方法在PZT薄膜上沉积直径0.1-0.2mm的Au电极，用RT66A铁电测试仪测量的，图中表明，其剩余极化强度达26μC/cm2。
本发明提供的制薄膜的方法与目前采用的方法相比有明显的优点：不需精馏，不需另外加水，不需加稳定剂，整个过程只需2小时，前驱液存放周期长，稳定性好，存放100天后制膜，性能不变。
下面通过实施例进一步阐明本发明的实质性特点和显著的进步。然而，本发明决非仅局限于所述的实施例。
实施例1
前驱液中金属离子摩尔浓度比为Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.4∶0.6，其制备方法如图1所示，甩胶速度3300转/分钟，时间30秒，预处理温度320℃，时间5分钟，反复4次，获得厚度为2000的薄膜，经650℃/10分钟氧气氛下迅速退火处理，得到结晶完善、高度(111)择优取向的PZT薄膜，再在膜上蒸发Φ0.2mm的Au电极，测量其铁电性能。图2、3、4是PZT(40/60)薄膜的XRD谱、形貌、铁电性能，
实施例2
前驱液中金属离子摩尔浓度比为Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.4∶0.6，前驱液放置100天后制膜，甩胶速度5000转/分钟，时间30秒，预处理温度370℃，时间5分钟，反复4次，获得厚度为1500的薄膜，经600℃/10分钟氧气氛下迅速退火处理，得到结晶完善，择优取向的PZT薄膜。其余同实施例1。
实施例3
前驱液中金属离子摩尔浓度比为Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.3∶0.7，甩胶速度4000转/分钟，时间30秒，预处理温度420℃，时间5分钟，反复4次，获得厚度为1800的薄膜，经650℃/10分钟氧气氛下迅速退火处理，得到结晶完善，择优取向的PZT薄膜。其余同实施例1。
实施例4
前驱液中金属离子摩尔浓度比为Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.2∶0.8，其余同实施例1。
实施例5
前驱液中金属离子摩尔浓度比为Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.52∶0.48，其余同实施例1。
Claims (5)
1.一种制备锆钛酸铅铁电薄膜的方法，包括前驱液的配制，基片及成膜工艺的选择，其特征在于：
(1)前驱液是以含三个结晶水的醋酸铅、丙醇锆、钛酸丁酯为原料，乙二醇甲醚为溶剂；
(2)含三个结晶水的醋酸铅溶于乙二醇甲醚，控制加热至70℃，搅拌30分钟，得到澄清的醋酸铅溶液；
(3)将丙醇锆、钛酸丁酯分别溶于乙二醇甲醚，加热至50℃，搅拌5分钟；
(4)按铅、锆、钛三者克分子浓度比为Pb∶Zr∶Ti＝1∶X∶1-X，0.1≤X≤0.9，将丙醇锆溶液倒入钛酸丁酯溶液中搅拌10分钟，然后将锆钛混合溶液倒入冷却的醋酸铅溶液中，加热至50℃，搅拌10分钟，放置使其水解而配置成前驱液；
(5)前驱液经过过滤除去杂质，甩胶成膜法制膜，选择Pt/Ti/SiO2/Si为基片，甩胶速度控制在3000-5000转/分钟，时间30秒，然后放在320℃-420℃热板上预烧结5分钟，经多次成膜-预烧结-再成膜，得到一定厚度PZT膜，再经600℃-650℃/10分钟氧气氛下迅速退火处理而制成择优取向的PZT膜。
2.按权利要求1所述的制备铁电薄膜的方法，其特征在于前驱液中的Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.4∶0.6，甩胶速度为3300转/分钟，时间30秒，预处理温度320℃，时间5分钟，反复4次，然后再经650℃/10分钟氧气氛下退火处理而制成铁电薄膜。
3、按权利要求1所述的制备铁电薄膜的方法，其特征在于前驱液中的Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.3∶0.7，甩胶速度为4000转/分钟，时间30秒，预处理温度420℃，时间5分钟，反复4次，然后再经650℃/10分钟氧气氛下退火处理。
4、按权利要求1所述的制备铁电薄膜的方法，其特征在于前驱液中的Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.2∶0.8。
5、按权利要求1所述的制备铁电薄膜的方法，其特征在于前驱液中的Pb∶Zr∶Ti＝1∶0.52∶0.48。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 00111683 CN1092169C (zh) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 一种制备锆钛酸铅薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 00111683 CN1092169C (zh) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 一种制备锆钛酸铅薄膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1263070A CN1263070A (zh) | 2000-08-16 |
| CN1092169C true CN1092169C (zh) | 2002-10-09 |
Family
ID=4581588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 00111683 Expired - Fee Related CN1092169C (zh) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 一种制备锆钛酸铅薄膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1092169C (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100424525C (zh) * | 2004-09-09 | 2008-10-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 锆钛酸铅介质反射膜系及制备方法 |
| CN100424524C (zh) * | 2004-09-09 | 2008-10-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 锆钛酸铅反射膜片及制备方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1304637C (zh) * | 2001-09-14 | 2007-03-14 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 锆钛酸铅陶瓷的功能梯度薄膜的制备方法 |
| CN100348541C (zh) * | 2003-10-23 | 2007-11-14 | 同济大学 | 制备具有高度取向的非铅系钙钛矿结构铁电薄膜的方法 |
| CN100444975C (zh) * | 2004-12-24 | 2008-12-24 | 淮北煤炭师范学院 | 双钙钛矿结构锶（钡、钙）铁钼氧薄膜材料的制备方法 |
| CN1328213C (zh) * | 2005-03-24 | 2007-07-25 | 西安交通大学 | 一种低温大单层厚度钛酸铅铁电薄膜的制备方法 |
| CN100369864C (zh) * | 2006-05-23 | 2008-02-20 | 湖北大学 | BNdT铁电薄膜择优取向生长的制备方法 |
| CN101885606B (zh) * | 2010-07-28 | 2014-01-15 | 上海交通大学 | 压电铁电薄膜的制备方法 |
| CN102060531A (zh) * | 2010-11-29 | 2011-05-18 | 南京航空航天大学 | 一种制备pzt压电陶瓷薄膜的方法 |
| CN102863019B (zh) * | 2012-09-27 | 2014-08-27 | 电子科技大学 | 尖晶石结构薄膜型钛酸锂负极材料的制备方法 |
| CN103880420B (zh) * | 2012-12-24 | 2015-07-22 | 中国兵器工业第五二研究所 | 一种锆钛酸铅压电薄膜的制备方法 |
| JP6075143B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2017-02-08 | 三菱マテリアル株式会社 | 強誘電体薄膜形成用組成物の製造方法及びその用途 |
| JP6075152B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-02-08 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｐｚｔ系強誘電体薄膜形成用組成物の製造方法並びに該組成物を用いたｐｚｔ系強誘電体薄膜の形成方法 |
| CN107256866B (zh) * | 2017-06-12 | 2019-11-15 | 湘潭大学 | 一种柔性外延铁电薄膜的制备方法 |
| CN109761605A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-05-17 | 大连瑞林数字印刷技术有限公司 | 一种具有(100)晶粒择优取向的锆钛酸铅薄膜及其制备方法 |
| CN110359058B (zh) * | 2019-07-22 | 2021-08-03 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种锆钛酸铅修饰的赤铁矿纳米棒阵列光阳极的制备方法 |
-
2000
- 2000-02-16 CN CN 00111683 patent/CN1092169C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100424525C (zh) * | 2004-09-09 | 2008-10-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 锆钛酸铅介质反射膜系及制备方法 |
| CN100424524C (zh) * | 2004-09-09 | 2008-10-08 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 锆钛酸铅反射膜片及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1263070A (zh) | 2000-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1092169C (zh) | 一种制备锆钛酸铅薄膜的方法 | |
| US5817170A (en) | Low temperature seeding process for ferroelectric memory device | |
| US5198269A (en) | Process for making sol-gel deposited ferroelectric thin films insensitive to their substrates | |
| US4963390A (en) | Metallo-organic solution deposition (MOSD) of transparent, crystalline ferroelectric films | |
| CN1304637C (zh) | 锆钛酸铅陶瓷的功能梯度薄膜的制备方法 | |
| US5384294A (en) | Sol-gel derived lead oxide containing ceramics | |
| JP2001509641A (ja) | 化学気相成長法によって薄膜を製造する方法と装置 | |
| JPH0621392A (ja) | 半導体デバイスを作成する方法 | |
| AU5548290A (en) | Preparation of thin film ceramics by sol gel processing | |
| WO1990013149A1 (en) | SOL GEL PROCESS FOR PREPARING Pb(Zr,Ti)O3 THIN FILMS | |
| CA2228608A1 (en) | Metal insulator semiconductor structure with polarization-compatible buffer layer | |
| CN1196807C (zh) | 无铅锆钛酸钡功能陶瓷薄膜的湿化学法制备技术 | |
| Swartz et al. | Ferroelectric thin films by sol-gel processing | |
| CN106929829B (zh) | 一种铁电薄膜微区形貌修饰和图形化的方法 | |
| JP2000154008A (ja) | ゾル―ゲル法を用いて強誘電性薄膜を製造する方法 | |
| KR100416760B1 (ko) | 졸겔공정을 이용한 지르콘산-티탄산 납 후막의 제조방법 | |
| CN1196808C (zh) | 一种制备钛酸铅钙热释电功能梯度薄膜的方法 | |
| CN100558939C (zh) | 醇热辅助铁电薄膜的低温制备方法 | |
| CN1098232C (zh) | 一次性热处理成膜制备锆钛酸铅厚膜的方法 | |
| CN1967749B (zh) | 一种非铅铁电薄膜的低温制备方法 | |
| JPH09202606A (ja) | 多層酸化物薄膜素子及びその製造方法 | |
| JPH10116965A (ja) | 非揮発性メモリ薄膜及びその製造方法 | |
| JP2783158B2 (ja) | 酸化物薄膜の製造方法 | |
| Wei et al. | Low-temperature crystallization of metal organic decomposition BaTiO3 thin film by hydrothermal annealing | |
| JP2003002649A (ja) | Ｂｌｔ強誘電体薄膜、その形成用組成物及び形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |