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成果名称：多元氧化物电子薄膜的倒筒式溅射沉积技术研究
完成单位: 电子科技大学
成果编号：鉴字[教SW2005]第 041 号
学 科： 16、材料
成果简介：
本项目是在教育部跨世纪人才计划和高校骨干教师计划先期资助下完成的，起止时间：1997年1月1日~2004年12月30日。主要任务：系统研究大尺寸多元介电氧化物薄膜的倒筒式溅射沉积的成分化学计量比、厚度均匀性、沉积速率和取向控制等共性关键技术，以支撑氧化物薄膜在新型电子元器件中的应用。钙钛矿结构氧化物薄膜是现代电子器件和功能组件研制的重要物质基础，溅射沉积是电子薄膜制备的最重要和最常用的方法之一。本项目基于氧化物薄膜材料的倒筒式溅射方法，为了有效地减弱负氧离子的反溅射效应，首次提出在余辉等离子区沉积薄膜，成功地将薄膜成份调整在化学计量比范围内。针对氧化物介电薄膜沉积速率低（~10nm/h）的问题，在国内研制出第一套对靶溅射系统，将成膜速率提高了5倍，大幅度缩短了沉积时间。针对尺寸放大到1英寸以上后存在的成份与厚度均匀性差的问题，通过对溅射过程中成份、厚度分布的模拟计算与实验规律的研究，发明了一种基片“双轴旋转”的特殊运动方式，大大改善了3英寸薄膜的厚度均匀性(优于10%)。针对氧化物介电薄膜的织构取向和外延生长难以控制的问题，提出了“自外延”方法，以改善薄膜的外延特性，和采用“自缓冲层”方法诱导薄膜织构的出现，实现了对生长初期薄膜/基片界面特性的有效控制。在解决了以上氧化物薄膜的共性技术问题之后，首次研制出热释电系数高达10-7Ccm-2K-1的1英寸BST薄膜，这明显优于国内外报导的数据，已应用于非致冷红外探测器的研制；首次在国内研制出电性能良好的3英寸YBCO双面超导薄膜，其关键指标RS≤0.5mW，达到当前国外用其它比较复杂的方法所制备样品同样的水平；首次在国内研制出的STO薄膜样品，其关键指标tgd≤10-3，调谐率De/e≥20％，并已成功应用于压控微波滤波器、谐振器中。通过本项目的研究，研制出单靶、对靶、四靶等三套氧化物薄膜沉积系统，提出了双轴旋转、自外延、自缓冲层三种薄膜生长的新方法，并分别在铁电、热释电、超导等三种典型的氧化物薄膜的制备中得到了验证和应用。本项目已获国家授权发明专利2项、实用新型专利1项，已申请发明专利5项。发表研究论文85篇，其中国外刊物论文66篇，被SCI收录74、引用129（他引96）篇次。
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