本發明涉及數據存儲材料制造領域，具體涉及一種鐵電超晶格材料的制備方法。
背景技術：
近二十多來，隨著薄膜制備技術的發展和電子產品及其元器件小型化和多功能化需求的不斷提高，鐵電薄膜的制備技術也得到了快速的發展。鐵電薄膜與半導體技術相結合，使得其在鐵電存儲器件、晶體場效應管、聲表面波器件等鐵電集成微電子領域有廣泛的應用前景。
鋯鈦酸鉛和鈦酸鋇作為重要的、已工業應用的鐵電材料，具有較大的鐵電剩余極化、較高介電常數，高居里溫度和低的矯頑力等優點，是具有 工業應用前景的鐵電超晶格母材料。另外，鋯鈦酸鉛和鈦酸鋇具有相似的物理、化學性能、晶體結構相同、晶格匹配等優勢，適合生長出高質量的鐵電超晶格。
技術實現要素：
本發明提供一種鐵電超晶格材料的制備方法，該制備方法普適性好、設備要求低、制備簡單、重復性好，超晶格材料的周期厚度可精確調控，晶體取向外延，在室溫下具有低的漏電流、高介電常數和低介電損耗，和無印記等優點。
為了實現上述目的，本發明提供了一種鐵電超晶格材料的制備方法，該方法包括如下步驟：
（1）處理基片
研磨拋光并清硅基片，備用；所述研磨拋光，可將襯底先在600目的金剛石砂輪盤上進行粗磨10min，然后在1200目的金剛石砂輪盤上進行細磨10min，再用W2.5的金剛石拋光粉進行拋光至試樣表面均勻光亮，所述超聲清洗，可將研磨拋光后的襯底按以下順序清洗，丙酮超聲清洗5min→無水乙醇超聲清洗5min→烘干待用，所述離子源清洗，可采用霍爾離子源對襯底進行清洗5min，壓強為2×10-2Pa，襯底溫度為300℃，氬氣通量為10sccm，偏壓為-100V，陰極電流為29.5A，陰極電壓為19V，陽極電流為7A，陽極電壓為80V，以清除襯底表面的吸附氣體以及雜質；
（2）把鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇和鑭鈣錳氧靶材安放在脈沖激光沉積設備的沉積室中，利用脈沖激光沉積方法制備鐵電超晶格，其中，鋯鈦酸鉛摩爾比Pb:Zr:Ti:O＝1.1:0.51:0.49:3，鈦酸鋇摩爾比Ba:Ti:O＝1:1:3，鑭鈣錳氧摩爾比La:Ca:Mn:O＝0.6:0.4:1:3；
（3）在上述處理好的基片上沉積鑭鈣錳氧和鋯鈦酸鉛緩沖層：利用脈沖激光沉積法在基板溫度為850℃和40Pa沉積氧壓的條件下，用激光轟擊鑭鈣錳氧靶材使得沉積厚度為5nm；然后將溫度降低至750℃，氧壓降為5Pa，用激光轟擊鋯鈦酸鉛靶材使得沉積厚度為6nm，在基板上依次沉積鑭鈣錳氧和鋯鈦酸鉛緩沖層；
（4）改變沉積參數，沉積溫度為650℃，沉積氧壓為10-15Pa，用激光先后轟擊鈦酸鋇靶材和鋯鈦酸鉛靶材，使其厚度相等且為10-65nm；
（5）通過重復步驟(4)過程5-10次，保證制備超晶格的總厚度約為150-200nm。
具體實施方式
實施例一
研磨拋光并清硅基片，備用；所述研磨拋光，可將襯底先在600目的金剛石砂輪盤上進行粗磨10min，然后在1200目的金剛石砂輪盤上進行細磨10min，再用W2.5的金剛石拋光粉進行拋光至試樣表面均勻光亮，所述超聲清洗，可將研磨拋光后的襯底按以下順序清洗，丙酮超聲清洗5min→無水乙醇超聲清洗5min→烘干待用，所述離子源清洗，可采用霍爾離子源對襯底進行清洗5min，壓強為2×10-2Pa，襯底溫度為300℃，氬氣通量為10sccm，偏壓為-100V，陰極電流為29.5A，陰極電壓為19V，陽極電流為7A，陽極電壓為80V，以清除襯底表面的吸附氣體以及雜質。
把鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇和鑭鈣錳氧靶材安放在脈沖激光沉積設備的沉積室中，利用脈沖激光沉積方法制備鐵電超晶格，其中，鋯鈦酸鉛摩爾比Pb:Zr:Ti:O＝1.1:0.51:0.49:3，鈦酸鋇摩爾比Ba:Ti:O＝1:1:3，鑭鈣錳氧摩爾比La:Ca:Mn:O＝0.6:0.4:1:3。
在上述處理好的基片上沉積鑭鈣錳氧和鋯鈦酸鉛緩沖層：利用脈沖激光沉積法在基板溫度為850℃和40Pa沉積氧壓的條件下，用激光轟擊鑭鈣錳氧靶材使得沉積厚度為5nm；然后將溫度降低至750℃，氧壓降為5Pa，用激光轟擊鋯鈦酸鉛靶材使得沉積厚度為6nm，在基板上依次沉積鑭鈣錳氧和鋯鈦酸鉛緩沖層。
改變沉積參數，沉積溫度為650℃，沉積氧壓為1Pa，用激光先后轟擊鈦酸鋇靶材和鋯鈦酸鉛靶材，使其厚度相等且為10-65nm；通過重復該過程5次，保證制備超晶格的總厚度約為150-200nm。
實施例二
研磨拋光并清硅基片，備用；所述研磨拋光，可將襯底先在600目的金剛石砂輪盤上進行粗磨10min，然后在1200目的金剛石砂輪盤上進行細磨10min，再用W2.5的金剛石拋光粉進行拋光至試樣表面均勻光亮，所述超聲清洗，可將研磨拋光后的襯底按以下順序清洗，丙酮超聲清洗5min→無水乙醇超聲清洗5min→烘干待用，所述離子源清洗，可采用霍爾離子源對襯底進行清洗5min，壓強為2×10-2Pa，襯底溫度為300℃，氬氣通量為10sccm，偏壓為-100V，陰極電流為29.5A，陰極電壓為19V，陽極電流為7A，陽極電壓為80V，以清除襯底表面的吸附氣體以及雜質。
把鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇和鑭鈣錳氧靶材安放在脈沖激光沉積設備的沉積室中，利用脈沖激光沉積方法制備鐵電超晶格，其中，鋯鈦酸鉛摩爾比Pb:Zr:Ti:O＝1.1:0.51:0.49:3，鈦酸鋇摩爾比Ba:Ti:O＝1:1:3，鑭鈣錳氧摩爾比La:Ca:Mn:O＝0.6:0.4:1:3。
在上述處理好的基片上沉積鑭鈣錳氧和鋯鈦酸鉛緩沖層：利用脈沖激光沉積法在基板溫度為850℃和40Pa沉積氧壓的條件下，用激光轟擊鑭鈣錳氧靶材使得沉積厚度為5nm；然后將溫度降低至750℃，氧壓降為5Pa，用激光轟擊鋯鈦酸鉛靶材使得沉積厚度為6nm，在基板上依次沉積鑭鈣錳氧和鋯鈦酸鉛緩沖層。
改變沉積參數，沉積溫度為650℃，沉積氧壓為15Pa，用激光先后轟擊鈦酸鋇靶材和鋯鈦酸鉛靶材，使其厚度相等且為10-65nm；通過重復該過程10次，保證制備超晶格的總厚度約為150-200nm。