一种钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件及其制备方法
专利汇可以提供一种钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 公开一种 钛 酸钡单晶 外延 薄膜 阈值 开关 器件及其制备方法，属于物理化学合成和 电子 信息技术领域，所述制备方法包括如下步骤：（1）以NSTO为基片，将清洗好的NSTO基片放入 脉冲激光沉积 系统，以钛酸钡陶瓷为靶材，进行钛酸钡薄膜生长，生长完毕进行原位 退火 ，在 氧 气氛保护下降温至室温，取出样品；（2）钛酸钡薄膜表面盖上掩膜版，蒸 镀 铬薄膜；（3）再在铬薄膜上热蒸镀金属Au薄膜；（4）在基底背面压金属铟丝或铟粒，作为下 电极 ，即得到单晶外延钛酸钡薄膜阈值开关器件，所述器件的结构为Au/Cr/BTO/NSTO/In。，下面是一种钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件的制备方法，包括如下步骤：
（1）以NSTO为基片，将清洗好的NSTO基片放入脉冲激光沉积系统，以钛酸钡陶瓷为靶材，进行钛酸钡薄膜生长，生长完毕进行原位退火，在氧气氛保护下降温至室温，取出样品；
（2）在钛酸钡薄膜表面盖上掩膜版，蒸镀Cr薄膜；
（3）再在铬薄膜上热蒸镀金属Au薄膜；
（4）在基底背面压金属铟丝或铟粒，作为下电极，即得到单晶外延钛酸钡薄膜阈值开关器件，所述器件的结构为Au/Cr/BTO/NSTO/In。
2.根据权利要求1所述钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述NSTO基片选用(100)晶面，掺铌量为0.7wt%的商用基片。
3.根据权利要求1所述钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的生长条件为：靶材与基板间距为5 cm，2.0×10-4 Pa本底真空度；1 Pa氧压；
基片温度700℃；激光能量300 mJ；激光重复频率：5 Hz；生长时间15分钟；原位退火10 min。
4.根据权利要求1所述钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，将钛酸钡薄膜的NSTO基片放入蒸镀仪，对蒸镀系统抽至本底真空6×10-4 Pa，将电子枪阴极灯丝预热到0.6 A，预热除气，然后打开坩埚挡板，进行金属Cr薄膜电子束蒸镀，使用石英晶振在位观测膜厚。
5.权利要求1至4任一所述的制备方法制得的钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件，其特征在于，所述钛酸钡薄膜的厚度为50 nm，铬薄膜厚度为5 nm，Au膜厚度为50 nm。
一种钛酸钡单晶外延薄膜阈值开关器件及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
（1）将掺铌钛酸锶单晶（NSTO）基片，分别依次用丙酮，无水乙醇和去离子水超声清洗5分钟；
（2）将清洗好的NSTO基片放入脉冲激光沉积系统（Pulsed Laser Deposition），调节靶材与基板间距，将脉冲激光沉积系统密封并抽至本底真空，然后充入高纯氧气至指定气压，将衬底温度升至设定的温度，选择合适的BTO生长条件，进行BaTiO3薄膜生长，生长完毕进行原位退火，在氧气氛保护下降温至室温，取出样品；
（3）在钛酸钡薄膜表面盖上掩膜版，蒸镀铬（Cr）薄膜；
（4）在铬薄膜上热蒸镀金属Au；
（5）在基底背面压金属铟丝或铟粒，使之与NSTO衬底形成欧姆接触，作为下电极，即得到单晶外延钛酸钡薄膜阈值开关器件，所述器件的结构为Au/Cr/BTO/NSTO/In。
图3为本发明钛酸钡单晶薄膜器件的阈值开关循环稳定性图谱；
图4为本发明钛酸钡单晶薄膜器件的开关响应时间图谱。
具体实施方式
（1）将掺铌钛酸锶单晶（NSTO）基片，分别依次进行丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗
5分钟，所述掺铌钛酸锶单晶基片选用(100)晶面，掺铌量为0.7wt%的商用基片；
（2）将清洗好的尺寸为5 mm×3 mm的NSTO基片放入脉冲激光沉积系统(Pulsed Laser Deposition )，采用北京中金研新材料科技有限公司购买的纯度为99.99%的BaTiO3陶瓷靶材，调节靶材与基板间距为5 cm，将脉冲激光衬底系统密封并抽至本底真空2.0×10-4 Pa，然后充入纯度为99.999%的高纯氧气至氧压（氧气的分压）1 Pa，将衬底温度升至700℃，激光能量300 mJ；激光重复频率：5 Hz，进行BaTiO（3 BTO）薄膜生长，生长时间15分钟，生长完毕进行原位退火10 min，在氧气氛保护下降温至室温，取出BTO薄膜样品，BTO薄膜厚度约为
50 nm；
（3）生长BTO薄膜的NSTO样品上盖上具有正方形孔状的掩膜版，方孔尺寸为0.2 mm×
0.2 mm，放入电子束蒸发与电阻蒸发复合镀膜系统TEMD500蒸镀仪，对蒸镀系统抽至本底真空6×10-4 Pa，将电子枪阴极灯丝电流设置0.6 A，灯丝电压设置为140 V，预热2 min除气，然后打开高压，将电子束聚焦在坩埚内的靶材上，缓慢调节蒸发调节旋钮使靶材融化，打开靶材挡板，进行金属Cr薄膜电子束蒸镀，使用石英晶振在位观测膜厚，控制Cr膜厚度为5 nm；
（4）将TEMD500蒸镀仪的电子枪电源关闭，打开热蒸发控制电源，将电压设置为100 V，等待Au融化，直到膜厚检测仪上的成膜速率达到所需值，打开坩埚挡板，开始热蒸镀金属电极Au，使用石英晶振在位观测膜厚，控制Au膜厚为50 nm；
（5）将经过步骤（4）处理后，在衬底背面压直径1mm、长度2mm的金属铟丝，厚度约为0.2 mm，使之与NSTO衬底形成欧姆接触，作为下电极，即得到单晶外延钛酸钡薄膜阈值开关器件，所述器件的结构为Au/Cr/BTO/NSTO/In。
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