CN113735566B - 一种钌酸锶材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钌酸锶材料及其制备方法与应用，属于钌酸锶材料技术领域。该制备方法包括：对钌酸锶材料的制备原料进行真空热压烧结，真空热压烧结条件包括：真空度≤10‑3Pa，热压温度为600‑850℃，热压压力为58.5‑100MPa，热压时间为3‑3.5h。采用上述条件进行真空热压烧结，可制得具有高致密度、高纯度以及严格原子比例的钌酸锶材料。上述钌酸锶材料可用于加工溅射靶材等，在溅射过程中，有利于降低颗粒缺陷，提高产品品质。

Description

一种钌酸锶材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及钌酸锶材料技术领域，具体而言，涉及一种钌酸锶材料及其制备方法与应用。
背景技术
钌酸锶(分子式：SrRuO3)近年来受到了学术领域和工业界的重视，其主要原因是该材料具有的独特物理性能：它具有非常优异的铁磁(ferromagnetic)和导电性能。在特定的温度下，该材料还呈现出超导的能力。该材料也很容易在晶格参数相近的衬底上，在特定的薄膜沉积条件下，外延生长出单晶薄膜，从而使得这种薄膜可以用于各种特殊应用的器件生产。应当指出的是，钌酸锶是一种新型而且极其有潜力的材料，它的研发、市场应用等方面可参考的信息非常有限，目前钌酸锶材料还缺乏有效的规模化合成和生产方法。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种钌酸锶材料的制备方法，其能够规模化合成性能优良的钌酸锶材料。
本发明的目的之二在于提供一种由上述制备方法得到的钌酸锶材料。
本发明的目的之三在于提供一种上述钌酸锶材料的应用。
本发明的目的之四在于提供一种由上述钌酸锶材料加工得到的钌酸锶靶材。
本申请可这样实现：
第一方面，本发明提供一种钌酸锶材料的制备方法，包括以下步骤：对钌酸锶材料的制备原料进行真空热压烧结，真空热压烧结条件包括：真空度≤10-3Pa，热压温度为600-850℃，热压压力为58.5-100MPa，热压时间为3-3.5h。
在可选的实施方式中，真空热压烧结条件包括：真空度为5×10-4Pa至1×10-3Pa，热压温度为600-850℃，热压压力为58.5-90MPa，热压时间为3-3.5h。
在可选的实施方式中，制备原料经以下步骤得到：将钌源和锶源于120-180℃的烘烤条件下混合2-3h。
在可选的实施方式中，锶源为SrO，钌源为RuO2，锶源与钌源按摩尔比为0.9-1.1:0.9-1.1混合。
在优选的实施方式中，锶源与钌源按摩尔比为1:1混合。
在可选的实施方式中，锶源的粒径为100-400目，钌源的粒径为100-400目。
在可选的实施方式中，真空热压前，还包括将制备原料置于石墨模具内，且石墨模具的内壁设有第一隔板以使制备原料与石墨模具隔离。
在可选的实施方式中，当石墨模具为开放式模具时，石墨模具的敞开处设有第二隔板以使制备原料与真空热压设备隔离。
在可选的实施方式中，第一隔板和第二隔板均为三氧化二铝隔板。
在可选的实施方式中，第一隔板的厚度为2-5mm，第二隔板的厚度为3-5mm。
第二方面，本发明提供一种钌酸锶材料，经前述实施方式任一项的制备方法制备而得。
在可选的实施方式中，钌酸锶材料的致密度不低于90％。
第三方面，本发明提供如前述实施方式的钌酸锶材料的应用，钌酸锶材料用于加工溅射靶材、信息存储芯片或半导体微型器件中的电极。
第四方面，本发明提供一种钌酸锶溅射靶材，由前述实施方式的钌酸锶材料加工而得。
本申请的有益效果包括：
本申请提出通过真空热压烧结的方法并按特定该工艺条件生产钌酸锶材料，可实现钌酸锶(SrRuO3)材料的规模化合成及生产。制得的钌酸锶密度高(致密度不低于90％)，纯度高，且能够有效维持该材料分子式内各元素的原子比例(Sr:Ru:O为1:1:3)。由其加工成钌酸锶溅射靶材，可凭借该靶材所具有的致密微观结构，在等离子体溅射过程中降低腔体内产生的颗粒缺陷，提高相应产品(如薄膜器件)的优良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例1中钌酸锶靶材的制备方法的主要工艺流程图；
图2为实施例1中石墨模具在第一视角下的结构图；
图3为实施例1中石墨模具在第二视角下的结构图；
图4为实施例1中钌酸锶靶材的正面图；
图5为实施例1中钌酸锶靶材的断截面图；
图6为实施例1中LA-ICPMS的扫描结果图；
图7为实施例1中SrRuO3靶材的元素含量结果图。
图标：1-石墨模具；2-Al2O3侧隔板；3-Al2O3上隔板；4-Al2O3下隔板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本申请提供的钌酸锶材料及其制备方法与应用进行具体说明。
本申请提出一种钌酸锶材料的制备方法，其主要包括以下步骤：对钌酸锶材料的制备原料进行真空热压烧结，真空热压烧结条件包括：真空度≤10-3Pa，热压温度为600-850℃，热压压力为58.5-100MPa，热压时间为3-3.5h。
上述制备原料可经以下步骤得到：将由钌源和锶源混合得到的混合原料于120-180℃的条件下烘烤2-3h。
其中，锶源为SrO，钌源为RuO2，锶源与钌源按摩尔比为0.9-1.1:0.9-1.1混合，最优按摩尔比为1:1混合。当锶源与钌源的混合摩尔比非1:1时，优选钌源与锶源按0.9:1.1混合。
其涉及的反应方程式如下，记为反应方程式(1)：
SrO+RuO2→SrRuO3。
以SrO作为锶源且以RuO2作为钌源可使得钌酸锶材料中Sr、Ru与O的原子比例严格符合SrRuO3分子式的1:1:3。也只有这样的原子比例，才能完整地显现出钌酸锶所具有的独特的物理和化学性能，在溅射该靶材所产生的SrRuO3薄膜中，才能得到相应的性能。
值得强调的是，本申请不采用现有技术中以SrCO3和Ru源为原料制备SrRuO3，可有效避免该工艺流程在制造粉末时使用粘结剂所带来的污染。此外，SrCO3本身含碳C，也会在对最终形成的SrRuO3的纯度有所影响。
较佳地，锶源和钌源均为粉末状，可参考地，锶源(SrO粉末)的粒径为100-400目，钌源(RuO2粉末)的粒径为100-400目。值得说明的是，若目数＜100目容易导致真空烧结的时间延长，烧结后的微观结构将不会呈现非常致密的形态，密度会有所下降，＞400目容易导致粉末的单位重量表面积极大地增加，从而使得粉末表面会吸附更多空气中的水分。太多的水分使所得的钌酸锶会和其表面的水分发生反应或者相互溶解，形成腐蚀性强的酸性物质，从而使得钌酸锶材料的特殊物理性能出现退化，表面的颜色也会呈现浅白色。
上述粒径可通过破碎方式获得。优选地，锶源和钌源的破碎过程是在充有保护性气体(如氩气)的容器内以及室温条件下进行。制成的粉末尺寸越细，在真空热压烧结过程中，原料参与反应方程式(1)的单位重量表面积就越大，反应就会越充分，按照反应方程式(1)所形成最终的产品钌酸锶(SrRuO3)所需的时间就越短，从而提高生产率。
优选的，在这两种氧化物的制粉过程中，优选使他们的粉末尺寸分布均匀一致。但也不排除一些非优选方案中采用粉末尺寸不一致SrO粉末和RuO2粉末。
需强调的是，发明人提出：两种氧化物(SrO和RuO2)的粉末尺寸越细，会导致单位重量材料吸附更多周边环境的水汽。通过大量的真空热压烧结试验表明，上述两种氧化物表面所吸附的水汽对形成的钌酸锶材料性能会有重大影响，钌酸锶和水的结合易形成腐蚀性极强的酸性物质。
鉴于此，发明人提出将钌源和锶源于120-180℃的烘烤条件下混合2-3h。
可参考地，上述烘烤时间可以为120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等，也可以为120-180℃范围内的其它任意值。
烘烤时间可以为2h、2.2h、2.5h、2.8h或3h等，也可以为2-3h范围内的其它任意值。
值得说明的是，若烘烤温度低于120℃或烘烤时间短于2h容易导致脱除表面的水分不够充分，会严重地影响所形成的钌酸锶的性能，烘烤温度高于180℃或烘烤时间长于3h容易导致，有可能会导致锶源氧化物或者钌源氧化物的部分分解，从而使烧结所得的钌酸锶化合物含氧量偏低。
具体的，当上述两种氧化物的制粉过程完成之后，将此两种粉末，在充氩气的容器内，按1:1的摩尔比进行搅拌式或者行星式滚动以使其充分混合。为了将可能吸附在这两种氧化物表面的水分彻底地排除掉，在粉末的混合过程中，将混合容器的环境温度加热至120-180℃(例如，可以将粉末混合的过程放置在一个温控的炉体内)，烘烤和搅拌的时间为90-120min，也即混合与烘烤同时进行。混合及烘烤完成后，环境温度自然降至室温，将所得的粉末用真空塑料包装起来备用。使用真空包装，可确保粉末的干燥度，避免其接触环境中的水汽。
进一步地，真空热压前，还包括将上述混合及烘烤后的制备原料置于(高纯)石墨模具内。
发明人提出：上述过程使用的石墨模具的内壁设有第一隔板以使制备原料与石墨模具隔离。
其原因在于：石墨的基本构成元素为碳，而碳本身即为优良的还原材料。在高温高压下，石墨碳可以和SrO粉末或者RuO2粉末发生以下还原反应，记为反应方程式(2)和(3)：
C(石墨磨具)+2SrO→2Sr+CO2；
C(石墨磨具)+RuO2→Ru+CO2。
若上述反应方程式(2)和/或反应方程式(3)的还原反应在烧结炉腔体内发生，则不会有按反应方程式(1)的钌酸锶(SrRuO3)合成；并且，反应方程式(2)和反应方程式(3)还会伴随有大量的CO2释放出来，使烧结炉内的真空度大为降低。故避免上述反应方程式(2)和反应方程式(3)的还原反应发生，成为钌酸锶真空热压烧结工艺的关键。
发明人经大量试验，最终采用耐高温而且化学稳定性很好的三氧化二铝(Al2O3)作为将SrO/RuO2粉末和石墨模具内壁的隔离的材料。此外，也不排除采用氮化铝或氮化硅等化学性能稳定、熔点高且不与SrO及RuO2发生化学反应的物质作为将SrO/RuO2粉末和石墨模具内壁的隔离的材料。
更优选地，当石墨模具为开放式模具时，石墨模具的敞开处设有第二隔板以使制备原料与真空热压设备隔离。
以真空热压设备为真空热压机为例，其所具有的上压头和底座通常以高强度的石墨材料制成。石墨模具的敞开处则可以理解为与真空热压机的上压头和底座对应的位置。以石墨模具为圆柱形为例，石墨模具的敞开处可理解为圆柱形的上下表面处，具体的，该上下表面为非封闭式的，而是呈“上开口”和“下开口”的形式。通过在上述敞开处设置第二隔板可使得原料粉末与真空热压机的上压头和底座隔离。
同理地，上述第二隔板也优选为三氧化二铝隔板。
在可选的实施方式中，上述第一隔板的厚度可以为2-5mm，如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等，第二隔板的厚度可以为3-5mm，如3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等。
承上，本申请中通过设置第一隔板和第二隔板，使得SrO/RuO2粉末在真空热压烧结的过程中，完全处于Al2O3材料的包围中，避免了反应方程式(2)和(3)所涉及的还原反应的发生，在此条件下，SrO和RuO2则会按照反应方程式(1)，烧结合成稳定的钌酸锶(SrRuO3)化合物。
进一步地，在真空热压烧结过程中，真空度可以为1×10-4Pa、2×10-4Pa、5×10- 4Pa、8×10-4Pa、10×10-4Pa或1×10-3Pa等，也可根据设备性能设置成≤10-3Pa范围内的其它值。
热压温度可以为600℃、620℃、650℃、680℃、700℃、720℃、750℃、780℃或800℃等，也可以为600-850℃范围内的其它任意值。值得说明的是，热压温度低于600℃，容易导致两种氧化物按照方程式(1)的反应不充分，影响所形成钌酸锶的密度以及其所呈现的物理性能；高于800℃，容易导致氧的分解，从而所形成的钌酸锶为缺氧化合物，其对应的物理性能也就会相应退化。
热压压力可以为58.5MPa、60MPa、65MPa、70MPa、75MPa、80MPa、85MPa、90MPa、95MPa或100MPa等，也可以为58.5-100MPa范围内的其它任意值。值得说明的是，热压压力低于58.5MPa，容易导致烧结后的钌酸锶致密度明显下降，高于100MPa，主要受限于真空烧结设备的能力和成本。
热压时间可以为180min(3h)、185min、190min、195min、200min、205min或210min(3.5h)等，也可以为3-3.5h范围内的其它任意值。值得说明的是，热压时间短于180min，真空烧结不够充分，从而导致其微观结构不够致密；长于210min，容易导致氧从化合物中分解，从而形成缺氧的钌酸锶化合物，其对应的物理性能也就会相应退化。
在一些可选的实施方式中，真空热压条件包括：真空度为5×10-4Pa至1×10-3Pa，热压温度为600-850℃，热压压力为58.5-90MPa，热压时间为3-3.5h。
具体的，真空热压烧结可参照：将装有上述SrO粉末和RuO2粉末的模具放入真空热压烧结炉腔内，然后将其抽成≤10-3Pa的真空。达到所需的真空度之后，将腔体从室温加热至600-850℃并维持。当炉体达到上述温度时，开始对模具上、下两端施加纵轴方向的压力(58.5-100MPa)。模具内的粉末维持上述温度和压力的条件下，在炉体内保持180-210min。在这个过程中，两种氧化物在模具内同时进行反应方程式(1)的反应以及烧结致密化。当达到预定的时间之后，控制程序切断腔体加热电源，炉体开始自然冷却降温，直至腔体内达到室温。从炉内模具中取出反应后的物，即获得钌酸锶材料。
相应地，本申请还提供了一种经上述制备方法制备而得的钌酸锶材料，通过采用上述真空热压烧结工艺制备得到的钌酸锶(SrRuO3)密度高(致密度不低于90％)，纯度高，其分子式内各元素的原子比例(Sr:Ru:O为1:1:3)能够得到很好的维持。
此外，本申请还提供了上述钌酸锶材料的应用，例如可用于制备溅射靶材、可应用于信息存储芯片或半导体微型器件中的电极制造。
相应地，本申请还提供一种钌酸锶溅射靶材，其由上述钌酸锶材料加工而得。
可参照地，将上述钌酸锶材料按照溅射机器靶材的图纸加工成型，即可得到钌酸锶(SrRuO3)溅射靶材。此钌酸锶溅射靶材在等离子体溅射过程中，由于其具有致密的微观结构，可降低腔体内产生的颗粒缺陷，提高产品(如薄膜器件)的优良率。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种钌酸锶靶材的制备方法，其主要流程如图1所示，具体分为钌源和锶源的准备、破碎制粉、粉末混合、烘烤、真空热压烧结以及机械加工成型。
具体如下：
以SrO和RuO2分别作为锶源和钌源，于充有氩气的容器内在室温条件下破碎成100-400目的粉末。将SrO粉末和RuO2粉末按摩尔比为1:1置于充氩气的容器内进行搅拌式混合，混合过程通过将上述混合容器置于温控的炉体内，于150℃的烘烤条件混合2.5h。混合后，自然降至室温，以真空塑料包装备用。
随后，将上述混合烘烤后的混合粉末置于石墨模具1中。参照一并图2和图3，上述石墨模具1呈上下敞口的圆柱形，石墨模具1的内壁设有厚度为3.5mm的Al2O3隔板(可称为“Al2O3侧隔板2”)以使混合粉末与石墨模具1内壁隔离，石墨模具1的上下敞口处设置厚度为4mm的Al2O3隔板(分别可对应称为“Al2O3上隔板3”和“Al2O3下隔板4”)以使混合粉末与真空热压机的上压头和底座隔离。
随后，将上述模具放置到真空热压机的腔体内，然后抽真空至真空度约为10-3Pa。将腔体加热至700℃，并对腔体内的模具两端施加纵向轴线58.5MPa的压力，在该温度下维持180分钟。当此工序完成之后，切断腔体加热电源，在保持真空的环境下，随之让腔体自然冷却至室温，然后打开炉体，取出具有高致密度并有效维持各元素原子比例(Sr:Ru:O为1:1:3)的钌酸锶靶材胚子。将该胚子机械加工成一定几何形状的靶材(如图4所示)，供后端用户使用。
参照图5，图5为按上述工艺完成的SrRuO3靶材样品的断截面图，由该图可以看出：该SrRuO3靶材样品的微观结构致密而且颜色均匀。
通过测试，上述SrRuO3靶材样品的密度为5.1g/cm3。使用四点探针(Four-pointProbe)测量其电阻率为0.005Ω/Sq，为良好的电导体。
故，本实施例所得的钌酸锶靶材完全可以通过DC等离子体溅射该靶材。
图6为采用LA-ICPMS(激光剥蚀电感耦合等离子体质谱)对上述SrRuO3靶材样品整个断截面扫描测得的Sr和Ru的原子比例，其结果显示，Sr:Ru的原子比例基本维持在1:1，此比例正是钌酸锶(SrRuO3)理论分子式所要求的。
理想的SrRuO3分子式，其理论氧含量的重量比为20.3wt％；本实施例得到的SrRuO3通过IGA的方法测量出来的结果为23.0wt％(参见图7)，非常接近其理论含氧量，说明在本实施例提供的真空烧结工艺过程中，并没有氧的流失。证明本申请提供的方法能够获得严格原子比例的钌酸锶材料。
实施例2
本实施例提供一种钌酸锶靶材的制备方法，其与实施例1的区别主要如下(其余条件相同)：
将装好SrO和RuO2的混合粉末的模具放置到真空热压机的腔体内，然后抽真空至真空度约为8.0×10-4Pa。将腔体加热至850℃，并对腔体内的模具两端施加纵向轴线90MPa的压力，在该温度下维持180分钟。
同实施例1的测试方法，本实施例提供的SrRuO3靶材样品的断截面微观结构致密而且均匀，SrRuO3靶材样品的密度为5.7g/cm3，电阻率为0.006Ω/Sq，为良好的电导体。该实施例所得的钌酸锶靶材也可以通过DC等离子体溅射该靶材。
该实施例所得的钌酸锶靶材中Sr和Ru的原子比例Sr：Ru基本上维持在1:1。用IGA的方法测量其含氧量为19.0wt％，同样非常接近其理论含氧量(20.3wt％)。
实施例3
本实施例提供一种钌酸锶靶材的制备方法，其与实施例1的区别主要如下(其余条件相同)：
将装好SrO和RuO2的混合粉末的模具放置到真空热压机的腔体内，然后抽真空至真空度约为9.0×10-4Pa。将腔体加热至650℃，并对腔体内的模具两端施加纵向轴线80MPa的压力，在该温度下维持210分钟。
同实施例1的测试方法，本实施例提供的SrRuO3靶材样品的断截面微观结构致密而且均匀，SrRuO3靶材样品的密度为5.4g/cm3，电阻率为0.004Ω/Sq，为良好的电导体。该实施例所得的钌酸锶靶材也可以通过DC等离子体溅射该靶材。
该实施例所得的钌酸锶靶材中Sr和Ru的原子比例Sr：Ru基本上维持在1:1。用IGA的方法测量其含氧量为21.8wt％，同样非常接近其理论含氧量(20.3wt％)。
实施例4
本实施例提供一种钌酸锶靶材的制备方法，其与实施例1的区别主要如下(其余条件相同)：
将装好SrO和RuO2的混合粉末的模具放置到真空热压机的腔体内，然后抽真空至真空度约为5.0×10-4Pa。将腔体加热至720℃，并对腔体内的模具两端施加纵向轴线80MPa的压力，在该温度下维持180分钟。
同实施例1的测试方法，本实施例提供的SrRuO3靶材样品的断截面微观结构致密而且均匀，SrRuO3靶材样品的密度为密度5.6g/cm3，电阻率为0.004Ω/Sq，为良好的电导体。该实施例所得的钌酸锶靶材也可以通过DC等离子体溅射该靶材。
该实施例所得的钌酸锶靶材中Sr和Ru的原子比例Sr：Ru基本上维持在1:1。用IGA的方法测量其含氧量为19.8wt％，同样非常接近其理论含氧量(20.3wt％)。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：
SrO粉末和RuO2粉末的混合过程中，烘烤温度为120℃，烘烤时间为3h。
第一隔板的厚度为2mm，第二隔板的厚度为3mm。
本实施例提供的SrRuO3靶材样品的断截面微观结构致密而且均匀，电阻率低；钌酸锶靶材中Sr和Ru的原子比例Sr：Ru基本上维持在1:1，含氧量同样非常接近其理论含氧量。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：
SrO粉末和RuO2粉末的混合过程中，烘烤温度为180℃，烘烤时间为2h。
第一隔板的厚度为5mm，第二隔板的厚度为5mm。
本实施例提供的SrRuO3靶材样品的断截面微观结构致密而且均匀，电阻率低；钌酸锶靶材中Sr和Ru的原子比例Sr：Ru基本上维持在1:1，含氧量同样非常接近其理论含氧量。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：
各隔板的材质为氮化铝。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：
各隔板的材质为氮化硅。
对比例
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：真空热压烧结温度为500℃。
按实施例1相同的方法对该对比例1制得的SrRuO3靶材样品进行性能测试，其结果显示：本对比例制得的SrRuO3靶材样品的微观结构疏松而且颜色不均匀。该SrRuO3靶材样品的密度为4.6g/cm3，电阻率为1.3Ω/Sq，含氧量为21.0wt％。说明本对比例提供的真空热压烧结温度会导致钌酸锶的密度和物理性能降低。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：真空热压烧结温度为1000℃。
按实施例1相同的方法对该对比例2制得的SrRuO3靶材样品进行性能测试，其结果显示：本对比例制得的SrRuO3靶材样品的微观结构致密，颜色呈现黑亮，还有断层的现象。该SrRuO3靶材样品的密度为5.8g/cm3，电阻率为11.8Ω/Sq，含氧量为15.0wt％，低于理论含氧量，说明本对比例提供的真空热压烧结温度会导致氧的流失，不能获得严格原子比例的钌酸锶材料。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：真空热压烧结压力为35MPa。
按实施例1相同的方法对该对比例3制得的SrRuO3靶材样品进行性能测试，其结果显示：本对比例制得的SrRuO3靶材样品的微观结构疏松而且颜色不均匀。该SrRuO3靶材样品的密度为4.7g/cm3，电阻率为1.6Ω/Sq，含氧量为21.0wt％。说明本对比例提供的真空热压烧结压力会导致钌酸锶的密度和物理性能降低。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：SrO粉末与RuO2粉末的混合过程中不进行烧结。
其结果显示：最终不能形成SrRuO3。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于(其余条件相同)：SrO粉末与RuO2粉末的粒径为500目。
按实施例1相同的方法对该对比例6制得的SrRuO3靶材样品进行性能测试，其结果显示：本对比例制得的SrRuO3靶材样品的微观结构致密而且部分断截面材料颜色呈现白色或者浅白色。该SrRuO3靶材样品的密度为5.9g/cm3，电阻率为28Ω/Sq，含氧量为24.5wt％。说明本对比例提供的原料粉末粒径会导致钌酸锶与其表面的水分发生反应或者相互溶解，形成腐蚀性强的酸性物质，从而使得钌酸锶材料物理性能出现退化。
综上所述，本申请提出的使用真空热压烧结的方法并按特定该工艺条件生产钌酸锶方法能够获得具有高密度的钌酸锶(SrRuO3)材料且能够有效维持该材料分子式内各元素的原子比例(Sr:Ru:O为1:1:3)。再者，在混合SrO及RuO2的过程中进行烘烤可有效去除原料表面吸附的水分，避免钌酸锶与水结合形成腐蚀性极强的酸性物质。此外，通过在石墨模具1的内壁以及上下敞口处设置三氧化二铝隔板，可有效防止以粉末形式存在的氧化物SrO和RuO2在烧结过程中被碳还原。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种钌酸锶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对钌酸锶材料的制备原料进行真空热压烧结，真空热压烧结条件包括：真空度≤10-3Pa，热压温度为600-850℃，热压压力为58.5-100MPa，热压时间为3-3.5h；
所述制备原料经以下步骤得到：将钌源和锶源于120-180℃的烘烤条件下混合2-3h；
所述锶源为SrO，所述钌源为RuO2，所述锶源与所述钌源按摩尔比为0.9-1.1:0.9-1.1混合；
所述锶源的粒径为100-400目，所述钌源的粒径为100-400目。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，真空热压烧结条件包括：真空度为5×10-4Pa至1×10-3Pa，热压温度为600-850℃，热压压力为58.5-90MPa，热压时间为3-3.5h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锶源与所述钌源按摩尔比为1:1混合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，真空热压前，还包括将所述制备原料置于石墨模具内，且所述石墨模具的内壁设有第一隔板以使所述制备原料与所述石墨模具隔离。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述石墨模具为开放式模具时，所述石墨模具的敞开处设有第二隔板以使所述制备原料与真空热压设备隔离。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一隔板和所述第二隔板均为三氧化二铝隔板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一隔板的厚度为2-5mm，第二隔板的厚度为3-5mm。
8.一种钌酸锶材料，其特征在于，经权利要求1-7任一项所述的制备方法制备而得。
9.根据权利要求8所述的钌酸锶材料，其特征在于，所述钌酸锶材料的致密度不低于90％。
10.如权利要求8或9所述的钌酸锶材料的应用，其特征在于，所述钌酸锶材料用于加工溅射靶材、信息存储芯片或半导体微型器件中的电极。
11.一种钌酸锶溅射靶材，其特征在于，由权利要求8或9所述的钌酸锶材料加工而得。
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