买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：北京大学

摘要：本发明公开了一种可控多畴结构氮化物铁电薄膜的制备方法。本发明利用自组装掩膜、离子注入工艺和外延生长方式，得到高质量可控多畴结构的氮化物铁电薄膜，具有更小的翻转能垒，能够大幅降低工作电压；同时具有更加可控的部分电畴翻转能力，有利于实现多态存储；利用离子注入得到非晶高电阻，大幅降低了漏电；在不引入额外漏电的情况下实现可控的多畴结构，降低新型氮化物基铁电器件的漏电和工作电压，大幅提高氮化物铁电材料的寿命和可靠性，降低相关器件能耗，并提升器件的多态调制能力，使得氮化物铁电材料能够用于制备高性能电子器件、铁电存储器、光电器件、声学器件和非线性光子器件等，并且应用于神经形态计算和人工智能等新兴领域。

主权项：1.一种可控多畴结构氮化物铁电薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1）提供适合氮化物生长的衬底，衬底具有三重或者六重对称性；2）在衬底上外延生长氮化物铁电薄膜；对氮化物铁电薄膜的表面进行化学清洗，获得洁净的表面；3）在氮化物铁电薄膜上生长一层金属材料，金属材料具有热收缩特性，形成金属掩膜层；4）对金属掩膜层在惰性气氛中进行热退火处理，在热退火处理过程中，利用金属材料的热收缩特性，金属材料在热退火的作用下自发收缩团聚形成自组装的金属纳米图形，同时金属材料收缩使得金属掩膜层开裂，在收缩形成的金属纳米图形的周围形成大量的缝隙，将各个金属纳米图形分割开互相独立；通过控制退火温度和退火时间，控制金属纳米图形的尺寸，利用自组装的金属纳米图形作为下一步离子注入的掩膜层，形成自组装图形化金属掩膜层；5）采用离子注入设备对氮化物铁电薄膜进行离子注入，在自组装图形化金属掩膜层的保护作用下，氮化物铁电薄膜中被金属纳米图形覆盖的部分不受离子注入影响形成非注入区，而没有被金属纳米图形覆盖的部分即缝隙处则受到离子注入影响形成注入区；6）注入离子对氮化物铁电薄膜的注入区的晶格产生破坏，失去铁电性，同时注入区晶格的破坏，使得注入区的电阻提升，形成高电阻，即注入区的电阻大于非注入区的电阻，对非注入区实现电隔离；在氮化物铁电薄膜中，高电阻的注入区将非注入区分割成大量的互相独立的非注入小区域，每一个非注入小区域看作一个铁电畴，从而形成大量的铁电畴，并且分割各铁电畴的是高电阻的注入区，实现兼顾高晶体质量的可控多畴结构氮化物铁电薄膜，在不额外增加漏电的前提下，使得氮化物铁电薄膜具有更小的翻转能垒，降低工作电压；同时各个铁电畴的物理参数不完全相同，使得各个铁电畴的矫顽电场不同，通过在多畴结构氮化物铁电薄膜上施加相应的电压或电场，使得一部分电畴翻转而另一部分不翻转，从而实现可控多畴结构氮化物铁电薄膜具有部分电畴翻转能力；7）通过刻蚀工艺去除自组装图形化金属掩膜层。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京大学 一种可控多畴结构氮化物铁电薄膜的制备方法