一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及微電子制造【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)的一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其步驟主要包括LaNiO3溶膠的制備，然后采用浸漬提拉法或旋轉(zhuǎn)涂覆法，在基片上制備LaNiO3凝膠膜，再將凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜；然后將覆蓋有LaNiO3凝膠干膜的基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，在H-2O、O2混合氣氛下進(jìn)行熱分解；最后將熱分解后的凝膠干膜，連同其基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H2O、O2混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，最終在基片上形成導(dǎo)電薄膜。該方法形成的導(dǎo)電薄膜的電阻率更低。
【專利說(shuō)明】一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子材料與器件領(lǐng)域用的導(dǎo)電薄膜的制備技術(shù)，具體涉及一種鎳酸鑭LaNiO3導(dǎo)電薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在微電子器件方面，具有一定導(dǎo)電性的導(dǎo)電薄膜具有重要的應(yīng)用前景。無(wú)論是服務(wù)其他薄膜用的底電極，或是作為器件傳導(dǎo)電流的核心部件，甚至作為某些零部件專用的加熱器，具有合適導(dǎo)電率的薄膜起到了關(guān)鍵作用。在這些導(dǎo)電薄膜中，以無(wú)機(jī)薄膜和金屬薄膜為主。金屬薄膜具有優(yōu)良的電阻率，但因?yàn)槿菀妆谎趸?，從而影響器件的壽命；無(wú)機(jī)薄膜雖然電阻率不如金屬薄膜，但因?yàn)槠淠透g，耐高溫，且耐氧化，從而具有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。無(wú)機(jī)薄膜中，主要有透明導(dǎo)電薄膜如ITO，ATO等，具有良好的導(dǎo)電率，常用于光學(xué)器件的底電極薄膜層。另外一類無(wú)機(jī)導(dǎo)電薄膜為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，比如LaNiO3,YBa2Cu307_x，La0.5Sr0.5Co03等材料，為非透明的黑色無(wú)機(jī)材料。他們具有優(yōu)良的電阻率，以及和鐵電、壓電薄膜類似的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，從而使得他們?cè)阼F電存儲(chǔ)，儲(chǔ)能等器件領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。 [0003]目前，制備LaNiO3, YBa2Cu3O7^x, La0 5Sr0.5Co03等薄膜的方法主要有脈沖激光沉積法(PLD)、磁控濺射法(MS)、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)等原位沉積工藝，也有金屬有機(jī)物化學(xué)液相沉積法(MOD)以及溶膠凝膠法(SofGel)等異位沉積的化學(xué)溶液沉積法(CSD)。其中，前三種原位沉積工藝，無(wú)需后續(xù)的退火熱處理，但均需要涉及價(jià)格昂貴的真空設(shè)備；而CSD方法屬于化學(xué)法制膜技術(shù)，設(shè)備簡(jiǎn)單，且易于控制金屬離子的化學(xué)計(jì)量t匕，易于制備大面積薄膜，因此受到人們的廣泛關(guān)注。
[0004]但與PLD、MS、M0CVD等原位沉積工藝相比，異位沉積的CSD法所制備的薄膜的導(dǎo)電率往往有一定差距。如何提高LaNiO3等薄膜的質(zhì)量，特別是其電阻率是CSD方法必須要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法。其通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液制備，及后續(xù)優(yōu)化的熱處理工藝，即可獲得電阻率更小的LaNiO3導(dǎo)電薄膜。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其特征在于包括如下步驟:
1)將醋酸鎳溶解在有機(jī)溶劑中，加入絡(luò)合劑，經(jīng)過(guò)攪拌廣3小時(shí)，獲得澄清溶液后，再加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌至澄清，獲得LaNiO3溶膠；所述LaNiO3溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、絡(luò)合劑、有機(jī)溶劑的摩爾比為1: (1.2~1.4): (2~5): (20~40);
2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用浸潰提拉法或旋轉(zhuǎn)涂覆法，在基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在10(Tl50°C的溫度下干燥5~20min，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜；3)將覆蓋有LaNiO3凝膠干膜的基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行熱分解；所述H20、O2混合氣氛中，H2O的體積百分比為1.3~8vol%，熱分解時(shí)，以5~10°C /min的速率升溫至38(T420°C，保溫5~IOmin后隨爐冷卻至室溫；
4)將步驟3)熱分解后的凝膠干膜，連同其基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、02混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒；所述H20、O2混合氣氛中，H2O的體積百分比為1.3^8vol% ;高溫煅燒時(shí)，以5~10°C /min的速率升溫至70(T750°C，保溫3(Tl00min后隨爐冷卻至室溫，在基片上形成導(dǎo)電薄膜。
[0007]為增加導(dǎo)電薄膜的厚度，在步驟4)前重復(fù)步驟2)~3) I飛次。
[0008]上述H20、O2混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣通過(guò)2~3個(gè)相互串聯(lián)的、溫度可調(diào)的、裝有液態(tài)H2O的器皿，H2O通過(guò)蒸發(fā)或被O2帶出來(lái)形成H20、O2混合氣體，然后將H20、O2混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。
[0009]本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑可為乙二醇甲醚、乙醇或甲醇。所述絡(luò)合劑可為丙酸或丙稀酸。所述基片可為招酸倆(LA0)、欽酸銀(SrTiO3)單晶基片或單晶Si基片。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
I)本發(fā)明提高了 La的含量，使其過(guò)量，減少了后續(xù)熱處理過(guò)程中因熱分解而導(dǎo)致的La、Ni元素比例的失衡；最終 獲得的導(dǎo)電薄膜中避免了雜相NiO的生成。
[0011]2)導(dǎo)電薄膜中氧空位濃度會(huì)引起LNO能帶結(jié)構(gòu)的變化，氧空位的增加會(huì)導(dǎo)致LNO從導(dǎo)體過(guò)渡到半導(dǎo)體甚至絕緣體，而本發(fā)明在凝膠干膜熱處理和煅燒過(guò)程中采用水蒸氣和氧氣的混合氣氛，會(huì)減少導(dǎo)電薄膜氧缺陷的增加程度，其氧空位濃度比干氧氣、干氮?dú)?、濕氮?dú)鈿夥罩兴苽錁悠返难蹩瘴粷舛纫停脤?dǎo)電薄膜的電阻率會(huì)更低，數(shù)量級(jí)可達(dá)10 4 Ω.cm。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的LAO基片上LaNiO3導(dǎo)電薄膜的XRD圖。
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的LAO基片上LaNiO3導(dǎo)電薄膜的XRD圖。
[0014]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備的LAO基片上LaNiO3導(dǎo)電薄膜與實(shí)施例2制備的Si基片上LaNiO3導(dǎo)電薄膜的SEM對(duì)比圖。
[0015]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2制備的Si基片上濕氧氣氣氛與干氧氣、干氮?dú)?、濕氮?dú)鈿夥障轮苽涞腖aNiO3導(dǎo)電薄膜電阻率的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1
一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其步驟如下:
O以醋酸鎳為原料，將醋酸鎳溶解在乙二醇甲醚中，加入丙烯酸為絡(luò)合劑，制備Ni溶液。Ni溶液經(jīng)過(guò)攪拌1.5小時(shí)，獲得澄清溶液后，加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌至澄清，獲得LaNiO3溶膠，所述LaNiO3溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、丙烯酸、乙二醇甲醚的摩爾比為1: 1.3:2:30。
[0017]2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用浸潰提拉法，在LAO單晶基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在150°C的溫度下干燥lOmin，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜。
[0018]3)將步驟2)得到的帶有LaNiO3凝膠干膜的LAO單晶基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，通入含一定水蒸汽的潮濕氧氣，在h2o、o2混合氣氛下進(jìn)行熱分解,其中，所述h2o、o2混合氣氛中，H2O的體積百分比為1.3?5vol%。熱分解時(shí)，以10°C /min的速率升溫至400°C，保溫IOmin后，關(guān)閉熱處理爐，并關(guān)閉氣體，帶有凝膠干膜的基片隨爐冷卻至室溫。
[0019]4)重復(fù)上述步驟2)、3)共5次，使LaNiO3凝膠干膜不斷增厚。
[0020]5)將步驟4)熱分解后的凝膠干膜，連同其LAO單晶基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，該H20、O2混合氣氛與本實(shí)施例步驟3)中獲得的方式及H2O的體積百分比相同；高溫煅燒時(shí)，以10°C /min的速率升溫至700°C，保溫60min后隨爐冷卻至室溫，即可獲得LAO單晶基片上厚度為800nm的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，電阻率達(dá)
1.5 X 10 5 Ω.cm。
[0021]上述H20、02混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣通過(guò)2個(gè)相互串聯(lián)的、溫度可調(diào)的、裝有液態(tài)H2O的器皿,H2O通過(guò)蒸發(fā)或被O2帶出來(lái)形成H20、02混合氣體，然后將H20、02混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的LAO基片上LaNiO3導(dǎo)電薄膜的XRD圖，表明導(dǎo)電薄膜為多晶無(wú)取向的純LaNiO3相薄膜，無(wú)其他雜相存在。
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的LAO基片上LaNiO3導(dǎo)電薄膜的XRD圖，表明薄膜(001) C軸生長(zhǎng)的純LaNiO3相薄膜。
[0024]實(shí)施例2
一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其步驟如下:
O以醋酸鎳為原料，將醋酸鎳溶解在乙二醇甲醚中，加入丙烯酸為絡(luò)合劑，制備Ni溶液，Ni溶液經(jīng)過(guò)攪拌3小時(shí)，獲得澄清溶液后，加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌澄清，即可獲得LaNiO3溶膠，所述溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、丙烯酸、乙二醇甲醚的摩爾比為1:1.3: 2:40。
[0025]2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法，在Si單晶基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在100°C的溫度下干燥lOmin，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜。
[0026]3)將步驟2)得到的帶有LaNiO3凝膠干膜的Si基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，通入含一定水蒸汽的潮濕氧氣，在H20、02混合氣氛中下進(jìn)行熱分解，控制混合氣氛中H2O的體積百分比為2飛vol%。熱分解時(shí)，以5?10°C /min的升溫速率升高到400°C，保溫IOmin后，關(guān)閉熱處理爐，并關(guān)閉氣體，帶有凝膠干膜的基片隨爐冷卻至室溫。
[0027]4)重復(fù)上述步驟2、3共5次，使LaNiO3凝膠干膜增厚。
[0028]5)將步驟4)熱分解后的凝膠干膜，聯(lián)通其Si單晶基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，該H20、O2混合氣氛與本實(shí)施例步驟3)中獲得的方式及H2O的體積百分比相同；高溫煅燒時(shí)，以5°C /min的速率升溫至700°C，保溫IOOmin后隨爐冷卻至室溫，即可獲得Si單晶基片上厚度為SOOnm的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，電阻率達(dá)
3.0 X 10 4 Ω.cm。
[0029]上述H20、02混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣通過(guò)3個(gè)相互串聯(lián)的、溫度可調(diào)的、裝有液態(tài)H2O的器皿,H2O通過(guò)蒸發(fā)或被O2帶出來(lái)形成H20、02混合氣體，然后將H20、02混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備的LAO基片上的LaNiO3導(dǎo)電薄膜與實(shí)施例2制備的Si基片上的LaNiO3導(dǎo)電薄膜的SEM對(duì)比圖，圖中(a)為L(zhǎng)AO單晶基片上的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，(a)為單晶Si基片上的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，對(duì)比圖片表明LAO基片上的LaNiO3導(dǎo)電薄膜更為致密平整，從而表現(xiàn)出更低的電阻率。
[0031]圖4是本發(fā)明專利實(shí)施例2制備的單晶Si基片上的，濕氧氣氣氛下制備的LaNiO3導(dǎo)電薄膜,與干氧氣、濕氮?dú)?、干氮?dú)獠煌瑲夥障轮苽涞腖aNiO3導(dǎo)電薄膜的電阻率的對(duì)比，表明濕氧氣氛下制備的LaNiO3導(dǎo)電薄膜具有更低的電阻率。
[0032]實(shí)施例3
一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其步驟如下:
O以醋酸鎳為原料，將醋酸鎳溶解在乙醇中，加入丙酸為絡(luò)合劑，制備Ni溶液。Ni溶液經(jīng)過(guò)攪拌I小時(shí)，獲得澄清溶液后，加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌澄清，即可獲得LaNiO3溶膠，所述溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、丙酸、乙醇的摩爾比為1:1.2: 2:40。
[0033]2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法，在LAO單晶基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在120°C的溫度下干燥lOmin，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜。
[0034]3)將步驟2)得到的帶有LaNiO3凝膠干膜的LAO單晶基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，通入含一定水蒸汽的潮濕氧氣，在H20、02混合氣氛下進(jìn)行熱分解,控制混合氣體中H2O的體積百分比為5?8vol%。熱分解時(shí)，以5?10°C /min的升溫速率升高到400°C，保溫IOmin后，，關(guān)閉熱處理爐，并關(guān)閉氣體，帶有凝膠干膜的基片隨爐冷卻至室溫。
[0035]4)重復(fù)上述步驟2、3共3次，使LaNiO3凝膠干膜增厚。
[0036]5)將步驟4)熱分解后的凝膠干膜，連同LAO單晶基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，該H20、O2混合氣氛與本實(shí)施例步驟3)中獲得的方式及H2O的體積百分比相同；高溫煅燒時(shí)，以5 0C /min的速率升溫至700 °C，保溫60min后隨爐冷卻至室溫，即可獲得LAO單晶基片上厚度為500nm的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，電阻率達(dá)5 X 10 4 Ω.cm。
[0037]上述H20、02混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣通過(guò)2個(gè)相互串聯(lián)的、溫度可調(diào)的、裝有液態(tài)H2O的器皿,H2O通過(guò)蒸發(fā)或被O2帶出來(lái)形成H20、02混合氣體，然后將H20、02混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。
[0038]實(shí)施例4
一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，包括如下步驟:
O以醋酸鎳為原料，將醋酸鎳溶解在甲醇中，加入絡(luò)合劑丙酸，制備Ni溶液。Ni溶液經(jīng)過(guò)攪拌2.5小時(shí)，獲得澄清溶液后，再加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌至澄清，獲得LaNiO3溶膠；所述LaNiO3溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、丙酸、甲醇的摩爾比為1: 1.4:5: 40。
[0039]2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用浸潰提拉法，在鈦酸鍶單晶基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在100°C的溫度下干燥5min，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜。
[0040]3)將步驟2)得到的帶有LaNiO3凝膠干膜的鈦酸鍶單晶基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，通入含一定水蒸汽的潮濕氧氣，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行熱分解,控制混合氣氛中H2O的體積百分比為6?8vol%。熱分解時(shí)，以5°C /min的速率升溫至420°C，保溫5min后隨爐冷卻至室溫。
[0041]4)重復(fù)上述步驟2)、3) 2次，使LaNiO3凝膠干膜不斷增厚。
[0042]5)將步驟4)熱分解后的凝膠干膜，連同其基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，該H20、02混合氣氛中與本實(shí)施例步驟3)中獲得的方式及H2O的體積百分比相同；高溫煅燒時(shí)，以5°C /min的速率升溫至700°C，保溫30min后隨爐冷卻至室溫，即可獲得鈦酸鍶基片上厚度為300nm的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，電阻率達(dá)7.1X 10_4Ω.Cm0
[0043]上述H20、02混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣通過(guò)3個(gè)相互串聯(lián)的、溫度可調(diào)的、裝有液態(tài)H2O的器皿,H2O通過(guò)蒸發(fā)或被O2帶出來(lái)形成H20、02混合氣體，然后將H20、02混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。
[0044]實(shí)施例5
一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，包括如下步驟:
I)以醋酸鎳為原料，將醋酸鎳溶解在乙二醇甲醚中，加入絡(luò)合劑丙酸，制備Ni溶液。Ni溶液經(jīng)過(guò)攪拌3小時(shí)，獲得澄清溶液后，加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌至澄清，獲得LaNiO3溶膠，所述LaNiO3溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、丙酸、乙二醇甲醚的摩爾比為1: 1.2: 4:20。
[0045]2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用浸潰提拉法，在LAO單晶基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在150°C的溫度下干燥20min，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜。
[0046]3)將步驟2)得到的帶有LaNiO3凝膠干膜的LAO基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，，通入含一定水蒸汽的潮濕氧氣，在H20、02混合氣氛下進(jìn)行熱分解，控制混合氣氛中H2O的體積百分比為1.3^3vol%0熱分解時(shí)，以8°C /min的速率升溫至380°C，保溫Smin后，關(guān)閉熱處理爐，并關(guān)閉氣體，帶有凝膠干膜的基片隨爐冷卻至室溫。
[0047]4)將步驟3)熱分解后的凝膠干膜，連同其基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，該H20、O2混合氣氛與本實(shí)施例步驟3)中獲得的方式及H2O的體積百分比相同；高溫煅燒時(shí)，以8°C /min的速率升溫至73(T750°C，保溫IOOmin后隨爐冷卻至室溫，即可獲得在LAO基片上厚度為500nm的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，電阻率達(dá)
4.5 X 10 4 Ω.cm。
[0048]上述H20、02混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣通過(guò)2個(gè)相互串聯(lián)的、溫度可調(diào)的、裝有液態(tài)H2O的器皿,H2O通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)入O2中，然后將H20、02混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。
[0049]實(shí)施例6
一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，包括如下步驟:
O以醋酸鎳為原料，將醋酸鎳溶解在乙醇中，加入絡(luò)合劑丙烯酸，制備Ni溶液。Ni溶液經(jīng)過(guò)攪拌2.5小時(shí)，獲得澄清溶液后，再加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌至澄清，獲得LaNiO3溶膠，所述LaNiO3溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、丙烯酸、乙醇的摩爾比為1: 1.2:5:30。
[0050]2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法，在SrTiO3單晶基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在120°C的溫度下干燥lOmin，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜。
[0051]3)將步驟2)得到的帶有LaNiO3凝膠干膜的SrTiO3單晶基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，通入含一定水蒸汽的潮濕氧氣，在h2o、o2混合氣氛下進(jìn)行熱分解,控制h2o、o2混合氣氛中，H2O的體積百分比為1.3~8vol%。熱分解時(shí)，以5~10°C /min的速率升溫至400°C，保溫5min后，關(guān)閉熱處理爐，并關(guān)閉氣體，帶有凝膠干膜的基片隨爐冷卻至室溫。
[0052]4)將步驟3)熱分解后的凝膠干膜，連同其基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，該H20、02混合氣氛與本實(shí)施例步驟3)中獲得的方式及體積百分比相同；高溫煅燒時(shí)，以5~10°C /min的速率升溫至750°C，保溫30min后隨爐冷卻至室溫，即可獲得SrTiO3單晶基片上厚度為200nm的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，電阻率達(dá)8X 10-4Ω.cm。
[0053]上述H20、02混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣通過(guò)2個(gè)相互串聯(lián)的、溫度可調(diào)的、裝有液態(tài)H2O的器皿,H2O通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)入O2中，然后將H20、02混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。
[0054]實(shí)施例7
一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，包括如下步驟:
I)以醋酸鎳為原料，將醋酸鎳溶解在有機(jī)溶劑乙二醇甲醚中，加入丙酸作為絡(luò)合劑，制備Ni溶液。Ni溶液經(jīng)過(guò)攪拌I小時(shí)，獲得澄清溶液后，再加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌至澄清，獲得LaNiO3溶膠，所述LaNiO3溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、絡(luò)合劑、有機(jī)溶劑的摩爾比為1:1.3:2:20。
[0055]2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法，在單晶Si基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在100°C的溫度下干燥lOmin，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜。 [0056]3)將覆蓋有LaNiO3凝膠干膜的基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，在H20、02混合氣氛下進(jìn)行熱分解；所述H20、02混合氣氛中，H2O的體積百分比為5vol%，熱分解時(shí)，以5°C /min的速率升溫至380°C，保溫IOmin后隨爐冷卻至室溫。
[0057]4)重復(fù)上述步驟2)、3) 4次，使LaNiO3凝膠干膜不斷增厚。
[0058]5)將步驟4)熱分解后的凝膠干膜，連同其基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，該H20、02混合氣氛與本實(shí)施例步驟3)中獲得的方式及H2O的體積百分比相同；高溫煅燒時(shí)，以10°C /min的速率升溫至700°C，保溫SOmin后隨爐冷卻至室溫，可獲得厚度為640nm的LaNiO3導(dǎo)電薄膜，電阻率達(dá)6.3X 10_4Ω.cm。
[0059]上述H20、O2混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣和水蒸氣按比例混合配比好，然后將混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。
[0060]本發(fā)明的LaNiO3導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液制備方法，在溶液制備過(guò)程中，添加了過(guò)量的La元素，從而避免了后續(xù)因熱處理而導(dǎo)致的La的損失，因而可獲得純LaNiO3相的薄膜。熱處理過(guò)程中采用了具有強(qiáng)氧化性的氣氛，即含有水蒸氣的氧氣氣氛。減少了因高溫?zé)崽幚韺?dǎo)致LaNiO3氧含量的損失，比單純空氣，或氧氣下的薄膜電阻率有進(jìn)一步提高。所制備的LaNiO3薄膜的電阻率，當(dāng)膜厚達(dá)到800nm時(shí)，在Si基片上即可達(dá)到10_4Ω.cm，在LAO單晶基片上可達(dá)到ICT5 Ω.cm。
[0061]本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)將醋酸鎳溶解在有機(jī)溶劑中，加入絡(luò)合劑，經(jīng)過(guò)攪拌f3小時(shí)，獲得澄清溶液后，再加入硝酸鑭粉末，繼續(xù)攪拌至澄清，獲得LaNiO3溶膠；所述LaNiO3溶膠中醋酸鎳、硝酸鑭、絡(luò)合劑、有機(jī)溶劑的摩爾比為1: (1.2~1.4): (2~5): (20~40); 2)將步驟I)制備的LaNiO3溶膠，采用浸潰提拉法或旋轉(zhuǎn)涂覆法，在基片上制備LaNiO3凝膠膜，隨后將覆蓋有LaNiO3凝膠膜的基片在10(Tl50°C的溫度下干燥5~20min，使LaNiO3凝膠膜干燥形成LaNiO3凝膠干膜； 3)將覆蓋有LaNiO3凝膠干膜的基片轉(zhuǎn)入石英管式加熱爐中，在H20、O2混合氣氛下進(jìn)行熱分解；所述H20、O2混合氣氛中，H2O的體積百分比為1.3~8vol%，熱分解時(shí)，以5~10°C /min的速率升溫至38(T420°C，保溫5~IOmin后隨爐冷卻至室溫； 4)將步驟3)熱分解后的凝膠干膜，連同其基片放入石英管式燒結(jié)爐中，在H20、02混合氣氛下進(jìn)行高溫煅燒；所述H20、O2混合氣氛中，H2O的體積百分比為1.3^8vol% ;高溫煅燒時(shí)，以5~10°C /min的速率升溫至70(T750°C，保溫3(Tl00min后隨爐冷卻至室溫，在基片上形成導(dǎo)電薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其特征在于，在步驟4)前重復(fù)步驟2廣3) 1-5次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其特征在于，H20、02混合氣氛的實(shí)現(xiàn)方法如下:將氧氣通過(guò)2~3個(gè)相互串聯(lián)的、溫度可調(diào)的、裝有液態(tài)H2O的器皿，H2O通過(guò)蒸發(fā)或被O2帶出來(lái)形成H20、O2混合氣體,然后將H20、O2混合氣體通入石英管式加熱爐和石英管式燒結(jié)爐中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為乙二醇甲醚、乙醇或甲醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其特征在于，所述絡(luò)合劑為丙酸或丙烯酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳酸鑭導(dǎo)電薄膜的化學(xué)溶液沉積制備方法，其特征在于，所述基片為招酸倆、欽酸銀單晶基片或單晶Si基片。
【文檔編號(hào)】H01B5/14GK103833416SQ201410021232
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】高俊萍 申請(qǐng)人:高俊萍