本发明涉及一种导电金属氧化物薄膜材料，特别是一种镍酸镧导电金属氧化物薄膜材料的制备方法。
背景技术：
人们发现，用
钙钛矿结构的金属氧化物，如La0.5Sr0.5CoO3，YBa2Cu3O7-δ，以及SrRuO3等，来代替金属作为锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜器件的底电极，可以大大增强PZT铁电薄膜器件的抗疲劳特性。最近又一种钙钛矿结构的金属氧化物镍酸镧(LaNiO3)引起了人们的极大关注，成为铁电薄膜底电极的首选材料之一。这主要是因为LaNiO3的晶胞参数(a＝0.384nm)与铁电薄膜非常接近，使之不仅可作为电极材料，而且还可以作为籽晶层来优化铁电薄膜的结构和性能。人们已利用物理方法在Si衬底上制备出了择优取向的镍酸镧薄膜。我们知道，化学溶液沉积方法(CSD)制备薄膜材料具有很多优点，如工艺简单，成本低，可制备大面积均匀薄膜等。但到目前为止，虽然采用化学溶液沉积法在Si衬底上制备镍酸镧薄膜已有文献报道，参阅Appl.Phys.Lett.68(10)，(1996)P1347-1349，但生长出的镍酸镧薄膜无择优取向，因此在其上面不可能生长出高质量的铁电薄膜材料，并且所用的原料较为昂贵，不利于商业发展。
技术实现要素：
基于已有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种工艺简便，成本低廉的镍酸镧薄膜材料的制备方法，用该方法制备的薄膜材料具有高度择优取向且导电性能良好。
镍酸镧薄膜材料的制备采用化学溶液沉积(CSD)法，其过程为：
1前驱体溶液的配制：
溶剂为醋酸(CH3COOH)、去离子水，添加剂为甲酰胺(HCONH2)，其体积比为25-30∶5-6∶0.5-2。溶质为硝酸镧(La(NO3)3·xH2O)，醋酸镍(Ni(CH3COO)2·H2O)。配制的程序是：
A.称取一定量地醋酸镍(0.01-0.02摩尔)于一烧瓶中，加入一定量醋酸，然后在60-80℃温度下加热使之溶解；
B.再加入等摩尔量的硝酸镧，在50-70℃温度下，一边不断搅拌，一边慢慢加入去离子水，水和醋酸的体积比为5-6∶25-30，直至不溶物消失，得到绿色透明的溶液；
C.为了防止制成后的镍酸镧薄膜龟裂，还要向溶液中加入适量的甲酰胺(HCONH2)，水和甲酰胺的体积比为5-6∶0.5-2；
D.最后将配制好的前驱体溶液通过0.2μm微孔的过滤器过滤，并通过加入或蒸发溶剂调节其浓度为0.3M/L。
2薄膜材料的制备：
A.成膜采用旋转-镀膜方式，将配制好的前驱体溶液滴到高速旋转的基片上，基片转速在3000-6000转/分之间，并保持20到30秒，溶剂迅速挥发得到凝胶膜；
B.然后将凝胶膜置于退火炉中分段进行热处理，即在150-200℃加热2到3分钟，再在300-400℃热解3到5分钟，最后在500-650℃高温退火3到5分钟；
C.重复上述过程多次，可得到所需厚度的镍酸镧薄膜材料。
使用本发明方法制备的镍酸镧薄膜材料，具有如下的效果：
1.以硝酸镧(La(NO3)3·xH2O)和醋酸镍(Ni(CH3COO)2·H2O)为原料，大大降低了原材料的成本，而且整个工艺过程可在大气环境中操作，给操作带来了方便，使其有利于商业应用。
2.配制的前驱体溶液性能稳定，可以长期保存。
3.本发明制备的镍酸镧薄膜材料呈显高度的(100)取向，并显示出金属导电特性，用它作为籽晶层，可在其上制备出高质量的铁电薄膜材料或可作为铁电薄膜器件的底电极。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明的镍酸镧薄膜材料的电阻率随温度的变化曲线。
具体实施方式
1.LaNiO3前驱体溶液的制备
称取0.01摩尔的醋酸镍于100ml烧瓶中，再加入50ml醋酸，然后在70℃下加热使之溶解。再加入等摩尔量的硝酸镧，这时发现溶解很少，然后在60℃下和不断搅拌下慢慢加入8ml去离子水，直至不溶物消失，得到绿色透明的溶液。为了防止得到的镍酸镧薄膜材料龟裂，还要向溶液中加入1.6ml甲酰胺(HCONH2)添加剂。最后将得到的前驱体溶液通过0.2μm的微孔过滤器过滤，并通过蒸发部分溶剂调节其浓度为0.3M/L。
2薄膜材料的制备
采用旋转-镀膜方式制备镍酸镧薄膜材料，用胶头滴管取镍酸镧前驱体溶液约0.5ml，滴在旋转的基片上，转速为4000转/分钟，时间20s，得到凝胶膜。将凝胶膜置于一快速退火炉中，在200℃下加热3分钟；然后在380℃热解4分钟；再在600℃高温退火4分钟，重复上述过程4次，可得到厚度约为160nm的镍酸镧薄膜材料。所说的基片为Si(100)取向。用四探针法测量其电阻率随温度变化曲线，见图2，室温下的电阻率约为7.6×10-4Ωcm，可作为铁电薄膜材料的底电极材料。
技术特征：
1.一种镍酸镧导电金属氧化物薄膜材料的制备方法，其特征在于该制备方法的具体步骤如下：
(1)前驱体溶液的配制：
溶剂为醋酸(CH3COOH)去离子水，添加剂为甲酰胺(HCONH2)，其体积比为25-30∶5-6∶0.5-2；溶质为硝酸镧(La(NO3)3·xH2O)，醋酸镍(Ni(CH3COO)2·H2O)，它们的摩尔比为1∶1，以0.3M/L浓度溶于溶液中，
配制的程序是：
A.按上述的配制比先称取一定量的醋酸镍于一烧瓶中，加入一定量醋酸，然后在60-80℃温度下加热使之溶解；
B.再加入等摩尔量的硝酸镧，在50-70℃温度下，一边不断搅拌，一边慢慢加入去离子水，直至不溶物消失，得到绿色透明的溶液；
C.为了防止制成后的镍酸镧薄膜龟裂，还要向溶液中加入适量的甲酰胺；
D.最后将得到的前驱体溶液通过0.2μm微孔的过滤器过滤，并通过加入或蒸发溶剂调节其浓度为0.3M/L；
(2)薄膜材料的制备：
A.成膜采用旋转-镀膜方式，将配制好的前驱体溶液滴到高速旋转的基片上，基片转速在3000-6000转/分之间，并保持20到30秒，溶剂迅速挥发得到凝胶膜；
B.然后将凝胶膜置于退火炉中分段进行热处理，即在150-200℃下加热2到3分钟，再在300-400℃下热解3到5分钟，最后在500-650℃下高温退火3到5分钟；
C.根据所需的镍酸镧薄膜材料厚度，决定重复上述过程次数。
2.根据权利要求1一种镍酸镧导电金属氧化物薄膜材料的制备方法，其特征在于所说的基片为Si材料(100)取向。
技术总结
本发明提供了一种镍酸镧导电金属氧化物薄膜材料的制备方法，该方法包括：前驱体溶液的配制，即将溶剂醋酸、去离子水和添加剂甲酰胺与溶质醋酸镍、硝酸镧以0.3M的浓度在一定的温度下混合得到前驱体溶液和薄膜材料的制备，即将配制好的前驱体溶液采用旋转镀膜方式在基片上得到凝胶膜，然后在快速退火炉中分段进行热处理，形成薄膜材料。用该方法得到的薄膜具有高度的择优取向和良好的金属特性，在室温下的电阻率约为7.6×10?4Ωcm。用该薄膜可在其上制备出高质量的铁电薄膜材料或可作为铁电薄膜器件的底电极。
技术研发人员：张志敏
受保护的技术使用者：天津梦龙新能源技术有限公司
文档号码：201610736002
技术研发日：2016.08.26
技术公布日：2016.11.16
声明：
“镍酸镧导电金属氧化物薄膜材料的制备方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
952
编辑：中冶有色技术网
来源：天津梦龙新能源技术有限公司;
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
中冶有色技术平台
2024年06月28日 ~ 30日 
