一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法：首先清洗基片，再采用磁控濺射方法，以金屬Ni為靶材，沉積得到NiO薄膜，再于500-700℃進(jìn)行后退火處理；最后以ITO為靶材，制備ITO薄膜頂電極，制得高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上首次采用NiO薄膜制備壓控透明電容器，該壓控透明電容器調(diào)諧率高，驅(qū)動(dòng)電壓低，可見(jiàn)光透過(guò)性?xún)?yōu)良，具有良好的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子信息材料與元器件領(lǐng)域，特別涉及一種新型高調(diào)諧壓控透明N1薄膜電容器。

【背景技術(shù)】
[0002]微波介質(zhì)材料在近二十幾年來(lái)發(fā)展迅速，具有介電常數(shù)高、介電損耗低、頻率溫度系數(shù)小等優(yōu)良特性。介電調(diào)諧材料是指其介電常數(shù)隨著外加偏壓的變化而產(chǎn)生非線(xiàn)性的變化的介電材料。利用這種調(diào)諧特性制成的壓控微波器件，如介質(zhì)諧振器、移相器、濾波器、相控陣?yán)走_(dá)等。這些器件廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、廣播電視、雷達(dá)、衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)等，能滿(mǎn)足微波電路集成化、微型化、高可靠性和低成本的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。此夕卜，透明導(dǎo)電薄膜具有在可見(jiàn)光透明和電阻率低等優(yōu)異的光電特性，被廣泛應(yīng)用在多種光電器件中，如太陽(yáng)能透明電極、節(jié)能視窗以及平面液晶顯示器等領(lǐng)域。因而，具有可見(jiàn)光透明特性的壓控器件具有更廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]N1薄膜材料具有很好的光學(xué)性能和電學(xué)性能，是一種重要的功能材料。本專(zhuān)利采用磁控濺射的方法，在透明導(dǎo)電玻璃襯底上制備N(xiāo)1薄膜，并使用ITO材料作為頂電極。獲得的N1薄膜電容器具有較高的調(diào)諧率，較低的驅(qū)動(dòng)電壓和理想的可見(jiàn)光透過(guò)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上首次采用N1薄膜制備壓控透明電容器，提供一種新的高調(diào)諧壓控透明電容器的制備方法。
[0005]本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法，具有如下步驟:
[0007](I)清洗基片
[0008]將表面附有電極的透明導(dǎo)電玻璃基片放入有機(jī)溶劑中超聲清洗，用去離子水沖洗后在氮?dú)饬髦羞M(jìn)行干燥；
[0009](2)制備N(xiāo)1薄膜
[0010](a)將步驟⑴干燥后的導(dǎo)電玻璃基片放入磁控濺射樣品臺(tái)上，將金屬Ni靶材裝置在相應(yīng)的射頻濺射靶上，再將磁控濺射系統(tǒng)的本底真空抽至6.0 X 1-6Torr,然后加熱導(dǎo)電玻璃基片至600°C ；
[0011 ] (b)以高純Ar和O2作為濺射氣體，濺射氣壓為1mTorr,濺射功率為150W，進(jìn)行濺射沉積得到N1薄膜；
[0012](c)將步驟(b)得到的N1薄膜置于氣氛爐中進(jìn)行后退火處理，通入純度為99%的O2，退火氣壓為0.02Mpa ；
[0013](3)制備頂電極
[0014](a)將步驟⑵(C)退火后的N1薄膜放入磁控濺射樣品臺(tái)上，將ITO靶材裝置在相應(yīng)的射頻濺射靶上，然后將磁控濺射的本底真空抽至6.0X KT6Torr，加熱襯底至600°C ；
[0015](b)以高純Ar和O2作為濺射氣體，濺射氣壓為1mTorr,濺射功率為200W，濺射沉積ITO薄膜頂電極；制得高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器。
[0016]所述步驟(I)的基片為FTO導(dǎo)電玻璃基片或者ITO導(dǎo)電玻璃基片，其表面附有電極。
[0017]所述FTO透明導(dǎo)電玻璃的表面附有摻氟氧化銦的電極，ITO透明導(dǎo)電玻璃的表面附有摻銦氧化錫的電極。
[0018]所述步驟(I)的有機(jī)溶劑為丙酮或者酒精。
[0019]所述步驟(2) (a)的金屬Ni靶材與步驟(3) (b)的ITO靶材的純度大于99.99%。
[0020]所述步驟(2) (b)與步驟(3) (b)的氬氣和氧氣的純度為99.99%。
[0021]所述步驟⑵(C)的后退火溫度為500-700°C，退火時(shí)間為1min。
[0022]本發(fā)明制備的N1薄膜壓控透明電容器調(diào)諧率高，驅(qū)動(dòng)電壓低，可見(jiàn)光透過(guò)性?xún)?yōu)良，具有良好的應(yīng)用前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為實(shí)施例1制備在FTO導(dǎo)電玻璃基片上的N1薄膜的可見(jiàn)光透射圖譜；
[0024]圖2為實(shí)施例1制備在FTO導(dǎo)電玻璃基片上和ITO導(dǎo)電玻璃基片上的N1薄膜調(diào)諧率對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]實(shí)施例中所用的有機(jī)溶劑丙酮、酒精均為市售分析純?cè)?；濺射用的金屬鎳靶材和ITO靶材也為市售產(chǎn)品，其純度大于99.99%。
[0027]實(shí)施例1
[0028](I)清洗基片
[0029]將表面附有氧化銦錫電極的ITO導(dǎo)電玻璃基片放入有機(jī)溶劑丙酮中超聲清洗，用去離子水沖洗后在氮?dú)饬髦懈稍铩?br> [0030](2)制備N(xiāo)1薄膜
[0031](a)將磁控濺射系統(tǒng)的本底真空抽至6.0X 10_6Torr，然后加熱導(dǎo)電玻璃基片至600 0C ；
[0032](b)以高純(99.99% )Ar和O2作為濺射氣體，氬氣和氧氣的流量比在1:1?1:2之間，總流量為60SCCm ;濺射氣壓為1mTorr,濺射功率為150W，進(jìn)行沉積得到厚度為200nm的N1薄膜；可以通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)或者沉積時(shí)間控制薄膜厚度，厚度對(duì)薄膜電學(xué)性能影響不大；
[0033](c)將步驟(b)得到的N1薄膜置于氣氛爐中進(jìn)行后退火處理，通入純度為99%的O2，退火氣壓為0.02Mpa，退火溫度為700°C，退火時(shí)間為1min ；
[0034](3)制備頂電極
[0035](a)將步驟(2) (C)退火后的N1薄膜放入磁控濺射樣品臺(tái)上，然后將磁控濺射的本底真空抽至6.0X KT6Torr，加熱襯底至600°C ；
[0036](b)以高純Ar和O2作為派射氣體，IS氣和氧氣分別為80sccm和20sccm,派射氣壓為lOmTorr，濺射功率為150W，濺射沉積ITO薄膜電極，制得高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器。
[0037]圖1為實(shí)施例1制備在ITO導(dǎo)電玻璃基片上的N1薄膜的可見(jiàn)光透射圖譜，可見(jiàn)得到的BMNT的光透性較好，在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)，透過(guò)率大于90 %，可應(yīng)用與光學(xué)透明器件中。
[0038]圖2為實(shí)施例1制備在FTO導(dǎo)電玻璃基片上和ITO導(dǎo)電玻璃基片上的N1薄膜調(diào)諧率圖，相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，在相同條件下制備的BMN薄膜調(diào)諧器件的最大調(diào)諧率約為33%(驅(qū)動(dòng)電壓約為30V)，N1薄膜透明電容器的最大調(diào)諧率大于30%，驅(qū)動(dòng)電壓僅為1.2V。但是，在相同的驅(qū)動(dòng)電壓下(1.2V)，BMN薄膜變?nèi)萜鞯恼{(diào)諧率僅為5%，N1薄膜變?nèi)萜鞯恼{(diào)諧率為33%。
[0039]實(shí)施例2
[0040]實(shí)施例2制備工藝完全相同于實(shí)施例1，只是N1薄膜的退火溫度為500°C，襯底為FTO導(dǎo)電玻璃，在1.2V的驅(qū)動(dòng)電壓下，BMN薄膜變?nèi)莨艿恼{(diào)諧率為29%。
[0041]實(shí)施例3
[0042]實(shí)施例3制備工藝完全相同于實(shí)施例1，只是N1薄膜的退火溫度為600°C，襯底為FTO導(dǎo)電玻璃，在1.2V的驅(qū)動(dòng)電壓下，BMN薄膜變?nèi)莨艿恼{(diào)諧率為32%。
【權(quán)利要求】
1.一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法，具有如下步驟: (1)清洗基片 將表面附有電極的透明導(dǎo)電玻璃基片放入有機(jī)溶劑中超聲清洗，用去離子水沖洗后在氮?dú)饬髦羞M(jìn)行干燥； (2)制備N(xiāo)1薄膜 (a)將步驟(I)干燥后的導(dǎo)電玻璃基片放入磁控濺射樣品臺(tái)上，將金屬Ni靶材裝置在相應(yīng)的射頻濺射靶上，再將磁控濺射系統(tǒng)的本底真空抽至6.0X l(T6Torr，然后加熱導(dǎo)電玻璃基片至600°C ； (b)以高純Ar和O2作為濺射氣體，濺射氣壓為1mTorr,濺射功率為150W，進(jìn)行濺射沉積得到N1薄膜； (c)將步驟(b)得到的N1薄膜置于氣氛爐中進(jìn)行后退火處理，通入純度為99%的02，退火氣壓為0.02Mpa ； (3)制備頂電極 (a)將步驟(2)(c)退火后的N1薄膜放入磁控濺射樣品臺(tái)上，將ITO靶材裝置在相應(yīng)的射頻濺射靶上，然后將磁控濺射的本底真空抽至6.0X KT6Torr，加熱襯底至600°C ； (b)以高純Ar和O2作為濺射氣體，濺射氣壓為1mTorr,濺射功率為200W，濺射沉積ITO薄膜頂電極；制得高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)的基片為FTO導(dǎo)電玻璃基片或者ITO導(dǎo)電玻璃基片，其表面附有電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述FTO導(dǎo)電玻璃的表面附有摻氟氧化銦的電極,ITO導(dǎo)電玻璃的表面附有摻銦氧化錫的電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)的有機(jī)溶劑為丙酮或者酒精。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述步驟(2) (a)的金屬Ni靶材與步驟(3) (b)的ITO靶材的純度大于99.99%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述步驟(2) (b)與步驟(3) (b)的氬氣和氧氣的純度為99.99%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高調(diào)諧壓控透明氧化鎳薄膜電容器的制備方法，其特征在于，所述步驟(2) (c)的后退火溫度為500-700°C，退火時(shí)間為lOmin。
【文檔編號(hào)】H01G4/33GK104078238SQ201410323819
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】李玲霞, 許丹, 于士輝, 董和磊, 金雨馨 申請(qǐng)人:天津大學(xué)