[发明专利]一种能降低介电损耗的多层Ni／BaTiO3薄膜的制备方法

摘要

本发明涉及一种能降低介电损耗的多层Ni／BaTiO₃薄膜的制备方法；属电介质材料合成技术领域。本发明是将纳米BaTiO₃粉末压制成靶材；然后将靶材和Ni衬底固定于磁控溅射设备中完成溅射，再通过管式炉进行热处理制得Ni／BaTiO₃多层薄膜成品。采用本发明制备的Ni／BaTiO₃薄膜具有多层薄膜结构；不但可阻碍氧空位的迁移，还可以增加BaTiO₃薄膜面内压应力，因此可起到降低介电损耗和提高介电常数的作用，解决了现有BaTiO₃薄膜在制备过程中会产生氧空位，导致漏电流及介电损耗增加，甚至会引起薄膜的失效问题；对高介电常数的BaTiO₃薄膜在嵌入式电容和高储能元件等领域有着积极的应用前景。

主权项

1.一种能降低介电损耗的Ni／BaTiO3多层薄膜的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤；1)、将纳米BaTiO3粉末在1000oC下压制成直径为75mm的BaTiO3靶材；2)、将BaTiO3靶材依次用无水乙醇、去离子水中分别清洗5min，以将BaTiO3靶材表面的杂质清洁干净，然后再在烘箱中将BaTiO3靶材烘干；备用；3)、将Ni 衬底在N2氛围、800-1000oC条件下热处理30min，以使Ni 衬底的晶粒长大，然后对Ni 衬底进行抛光，直至成镜面为止；4)、将抛光后的Ni 衬底在无水乙醇中超声5min，然后在去离子水中超声5min，最后取出衬底并用N2气吹干；以保证Ni 衬底的清洁度；5)、将吹干的Ni 衬底固定在磁控溅射设备中内腔室的样品台上，同时在磁控溅射设备中内腔室中固定好BaTiO3靶材，再将磁控溅射设备内腔抽至真空度为10-4Pa；6)、往设备内通入Ar和O2直至工作压强达到2.2Pa，并设定溅射设备的溅射功率为144W、衬底温度为350-450oC、Ni衬底旋转速度为10-20rpm的溅射参数进行第一次溅射；7)、在第一次溅射过程中，随时检测薄膜的溅射厚度，直至达到设定厚度，溅射完成后，降温到室温后取出样品并放置在样品盒中，以防止薄膜表面出现划痕；8)、将第一次溅射样品放置在管式炉中，通入保护性气体N2为2min，直至里面的空气被赶出干净，然后将管式炉升温到750oC，升温速度为10℃ /min ，在750oC恒温加热30min进行热处理，然后降到室温，降温速度为10℃ /min ；9）、将完成热处理后的溅射样品进行第二次溅射，第二次溅射参数中的Ni衬底温度设置为380-480oC，溅射设备的溅射功率为144W、Ni衬底旋转速度为10-20rpm，10）、第二次溅射完成后将溅射样品放置在管式炉中，通入保护性气体N2 2min，直至里面的空气被赶出干净，然后将管式炉升温到750oC，升温速度为10℃ /min ，在750oC恒温加热30min，然后降到室温，降温速度为10℃ /min ，得 Ni／BaTiO3多层薄膜成品；所述每层溅射过程中以第一次的Ni衬底溅射温度为基础，每次提高Ni衬底溅射温度30oC。