溶胶-凝胶法制备Si基LaNiO3导电薄膜的研究

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LaNiO3具有优良的导电性能,且与大多数铁电材料相似的钙钛矿结构,被认为是铁电薄膜理想的电极材料,在Si基上制备出质量良好的LaNiO3薄膜对于制备硅基铁电器件具有重要意义。  本文以La(NO3)3·nH2O、Ni(CH3COO)2·4H2O为原料,乙二醇甲醚为溶剂配制出了稳定的LaNiO3溶胶,并采用浸渍提拉制备了LaNiO3导电薄膜。研究了溶液浓度、金属离子比例、热处理工艺对薄膜性能的影响。结果表明采用金属离子比为1∶1的LaNiO3溶胶,在400℃下预处理30min,随后在750℃的纯氧环境中热处理1h,重复提拉两次可得到表面质量良好、电阻率为8.7×10-4Ω·cm的LaNiO3薄膜。通过在LaNiO3溶胶中添加适量的柠檬酸有效改善了溶胶的成膜性,同时采用上述工艺在2英寸硅基片上制备出了表面光滑且导电性能良好的2英寸LaNiO3薄膜。  进一步探索了快速热处理制备LaNiO3薄膜的方法,采用浓度为0.1 mo1/L LaNiO3溶胶,通过浸渍提拉在Si基底上逐层制备LaNiO3凝胶薄膜,每层凝胶膜均以5℃/s的升温速率升至300℃,保温240s,再以10℃/s的升温速率升至550-700℃使薄膜迅速结晶。结果表明采用快速热处理制备LaNiO3时,薄膜从600℃时开始结晶,700℃热处理的薄膜具有良好的电学性能,其电阻率为6.75×10-4Ω·cm,低于采用常规热处理法所制备薄膜的电阻率。
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