[发明专利]热释电钽酸锂LiTa3O8薄膜及其制备工艺

摘要

本发明涉及一种热释电钽酸锂LiTa₃O₈薄膜及其溶胶－凝胶法制备工艺。本发明提供一种新组份的热释电钽酸锂LiTa₃O₈薄膜，比普通的钽酸锂LiTaO₃薄膜，具有更小的漏电电流，能承受更高的极化电压。除具有非制冷的热释电特性外，钽酸锂LiTa₃O₈薄膜还具有良好的铁电、压电、电光和非线性光学特性，利用其一种或几种特性可制作功能器件。本发明所述制备钽酸锂LiTa₃O₈薄膜的溶胶－凝胶工艺：以铂金基底或硅单晶为基底，以高纯度金属锂和乙醇钽为原料，以乙二醇甲醚为溶剂，氩气保护下制备LiTa₃O₈溶胶，通过在基底上旋转涂膜得到LiTa₃O₈湿膜，对湿膜快速热退火得到0.2～5μm厚LiTa₃O₈薄膜。

主权项

1、一种热释电钽酸锂LiTa3O8薄膜及其制备工艺，特别是指溶胶-凝胶方法制备钽酸锂LiTa3O8薄膜的工艺，包括：一种热释电钽酸锂LiTa3O8薄膜。所述热释电钽酸锂LiTa3O8薄膜是一种新组份的钽酸锂薄膜，比普通的钽酸锂LiTaO3薄膜，具有更小的漏电电流，能承受更高的极化电压。所述钽酸锂LiTa3O8薄膜，是一种非制冷的热释电薄膜，基于其制造的红外探测器可在室温条件下工作、无需低温制冷，解决了光子型红外探测器必需超低温制冷才能保证器件正常工作，而造成探测器制造成本高，系统结构复杂的问题。除热释电特性外，所述钽酸锂LiTa3O8薄膜还具有良好的铁电、压电、电光和非线性光学特性，利用其一种或几种特性可制作功能器件。另外，所述钽酸锂LiTa3O8薄膜还是一种绿色环保型的热释电薄膜，可取代铅基陶瓷热释电薄膜制造热释电红外探测器，可避免铅基陶瓷热释电薄膜在薄膜及器件制备过程中存在的铅污染问题。一种溶胶-凝胶方法制备钽酸锂LiTa3O8薄膜的工艺。所述热释电钽酸锂LiTa3O8薄膜溶胶-凝胶方法制备工艺，是以铂金基底(Pt/Ti/SiO2/Si(100))或硅单晶为基底，以高纯度的金属锂和乙醇钽为原料，以分析纯的乙二醇甲醚为溶剂，在氩气氛保护下配制LiTa3O8溶胶，在台式匀胶甩胶机上固定Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底或Si单晶基底，通过旋转涂敷在基底上形成湿膜，将得到的湿膜置于快速热处理炉中，在氧气氛下进行退火、结晶热处理，重复上述工艺最后得到所需厚度的平整、均匀、无裂纹的LiTa3O8薄膜。上述溶胶-凝胶工艺制备的钽酸锂LiTa3O8薄膜，其厚度可做到0.2～5μm或以下，可充分利用该薄膜材料热容小、不受器件几何结构和厚度尺寸限制的优势，大大提高了非制冷钽酸锂红外探测器的性能。所述新组份的热释电钽酸锂LiTa3O8薄膜溶胶-凝胶方法制备工艺，是一种低成本的制造工艺，具有能精确控制Li+、Ta+5化学计量比、能在较低温度制造大面积薄膜、而且薄膜的一致性好，设备和制造费用较低的优点。充分利用薄膜溶胶-凝胶工艺与器件MEMS工艺兼容性好的优势，可解决铅基陶瓷热释电薄膜由于结晶温度过高，与硅工艺不兼容，造成器件制造成本高的问题。