鑭鍶鈷氧(La，Sr)CoO₃(LSCO)導(dǎo)電薄膜材料因其在室溫下具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，可廣泛用于燃料電池、氧滲透膜及鐵電存儲器的電極而備受關(guān)注。由于它具有鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)以及和鉛系列的鈣鈦礦鐵電體的晶格匹配，極好的改善了鐵電存儲器的疲勞特性。因此，它特別適用于做鐵電存儲器的電極。在眾多的LSCO導(dǎo)電薄膜材料制備方法中，化學(xué)溶液法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如能精確控制化學(xué)計(jì)量比，晶化溫度低，可制備大面積均勻薄膜材料等?；瘜W(xué)溶液法通常有二種：一種是金屬有機(jī)物分解法，所用的溶質(zhì)要通過醋酸鹽和新癸二酸進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成新癸二酸鹽，溶劑為二甲苯，且有毒性；另一種是溶膠-凝膠法，用硝酸鹽為溶質(zhì)，溶劑為聚乙烯醇和水，此法在制膜過程中，產(chǎn)生的氮的氧化物氣體有毒性，另外，此法制備的LSCO導(dǎo)電薄膜材料和襯底的黏附性差。所以用上述的方法制備鑭鍶鈷氧導(dǎo)電薄膜材料，工藝復(fù)雜、成本高、污染環(huán)境、不利于商業(yè)發(fā)展。具體參見：Appl.Phys.Lett.64，1994，P3509-3511和ThinSolidFilms，341，1999，P13-17。

本發(fā)明的目的是提出一種對環(huán)境無污染，操作工藝簡便的LSCO導(dǎo)電薄膜材料的制備方法。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)醋酸鑭[La(CH₃COO)₃1.5H₂O]、醋酸鍶[Sr(CH₃COO)₂0.5H₂O]和醋酸鈷[Co(CH₃COO)₂4H₂O]這類簡單的有機(jī)鹽在空氣中不潮解，可溶于水和醋酸，并且不會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。用它們來作為溶質(zhì)可簡化先驅(qū)體溶液配制地操作工藝，并且合成較容易，配制的先驅(qū)體溶液性能穩(wěn)定，制成的薄膜性能優(yōu)良。

薄膜材料的制備采用金屬有機(jī)化學(xué)液相沉積法，過程為：

1.先驅(qū)體溶液的配制：

溶劑為醋酸(CH₃COOH)、去離子水，穩(wěn)定劑為乙酰丙酮(CH₃COCH₂COCH₃)，它們的體積比為23-28∶4-6∶3-5。溶質(zhì)為醋酸鑭、醋酸鍶、醋酸鈷，它們的摩爾比為1∶1∶2，以0.2-0.4M濃度溶于溶液中。

配制的程序是：

A.按上述的配制比，先將溶劑醋酸、水，溶質(zhì)醋酸鑭、醋酸鍶、醋酸鈷混合，加熱至60-80℃使溶質(zhì)完全溶解。

B.再將乙酰丙酮(CH₃COCH₂COCH₃)加入上述的混合溶液中混合，加熱至100-120℃，時(shí)間100-120分鐘，使溶液充分回流，然后將溶液的濃度調(diào)節(jié)為0.2-0.4M，即制成了穩(wěn)定的先驅(qū)體溶液。

2.薄膜材料的制備：

將配制好的先驅(qū)體溶液滴到基片上，用勻膠機(jī)將溶液均勻甩開，甩膠速率為3000-6000轉(zhuǎn)/分，時(shí)間為20-40秒，溶劑迅速揮發(fā)得到干膜。然后將干膜與基片一起置于快速退火爐中分段升溫進(jìn)行熱處理，即在150-200℃下，加熱2-4分鐘，再在320-360℃下，熱解2-4分鐘，最后在500-800℃高溫下，退火2-4分鐘。重復(fù)上述過程，直至得到所需厚度的LSCO薄膜材料。

本發(fā)明的附圖說明如下：

圖1為本發(fā)明LSCO導(dǎo)電薄膜材料的表面形貌圖；

圖2為本發(fā)明LSCO導(dǎo)電薄膜材料的電阻和退火溫度的關(guān)系曲線圖；

圖3為本發(fā)明LSCO導(dǎo)電薄膜材料做底電極的鐵電存儲器的疲勞特性。

使用本發(fā)明方法制備的導(dǎo)電薄膜材料，具有如下的有益效果：

1.以醋酸鑭、醋酸鍶和醋酸鈷這類簡單的有機(jī)鹽為原材料，大大降低了原材料的成本，而且整個(gè)工藝過程可在大氣環(huán)境中操作，且無毒性，給操作帶來了方便，使其有利于商業(yè)應(yīng)用。

2.由于在溶液的配制過程中加入了穩(wěn)定劑乙酰丙酮，使配制的先驅(qū)體溶液性能穩(wěn)定，能存放半年。

3.本發(fā)明制備的導(dǎo)電薄膜材料導(dǎo)電性能良好，從圖1可以看出薄膜材料在750℃下退火，電阻率為0.95mΩ·cm，適用于做鐵電存儲器的電極；本發(fā)明制備的導(dǎo)電薄膜材料表面形貌良好，從圖2看出薄膜的晶粒較大，為50～100nm，表面粗糙度小于2.7nm；從圖3可看出用本發(fā)明制備的導(dǎo)電薄膜材料做鐵電存儲器的電極疲勞特性極佳。

實(shí)施例：

1.清洗所用的器皿：

將要使用的燒瓶、燒杯、稱量瓶、移液管、冷凝器等用新鮮的鉻酸洗液清洗一次，然后用自來水沖洗，再用去離子水沖洗3次。清洗好的器皿在80℃的條件下烘烤5小時(shí)后備用。

2.LSCO先驅(qū)體溶液的制備：

首先用電子天平稱取1.7154克(0.005摩爾)的醋酸鑭，1.0736克(0.005摩爾)醋酸鍶和2.4908克(0.01摩爾)醋酸鈷置入一50毫升的燒瓶中。然后用移液管量取25毫升的醋酸和5毫升去離子水，緩慢加入燒瓶中。80℃加熱回流至使它們完全溶解。然后用移液管量取4毫升乙酰丙酮加入到燒瓶中，得到一澄清葡萄紅色的溶液。110℃回流100分鐘，使溶液混合均勻。通過蒸發(fā)出部分醋酸和水，將溶液的濃度調(diào)節(jié)為0.3M。得到的溶液在凈化室過濾，除去雜質(zhì)，將溶液放置15天后備用。這樣得到的先驅(qū)體溶液可穩(wěn)定存放6個(gè)月。

3.LSCO導(dǎo)電薄膜材料制備：

(1)基片處理：

(a)用Si(100)作基片，用酒精棉球反復(fù)輕輕擦洗襯底表面，以除去表面的有機(jī)物。

(b)將擦洗過的基片放入裝有丙酮的燒杯中，在超聲清洗槽內(nèi)清洗5分鐘，進(jìn)一步除去有機(jī)物。

(c)將上面清洗過的基片再用無水酒精沖洗，并在甩膠機(jī)甩干。

(d)用大量去離子水沖洗，重復(fù)上述過程，直到基片表面不再掛水珠為止。

(e)紅外烘干備用。

(2)薄膜的旋涂

將配制好的先驅(qū)體溶液用膠頭滴管滴到基片上，用勻膠機(jī)將溶液均勻甩開，甩膠速率為4000轉(zhuǎn)/分，時(shí)間為30秒，溶劑迅速揮發(fā)得到干膜。然后將干膜與基片一起置于快速退火爐中分段升溫進(jìn)行熱處理，即在180℃下，加熱3分鐘進(jìn)一步除去溶劑；再在350℃下，加熱3分鐘除去有機(jī)基團(tuán)；最后在750℃高溫下，退火3分鐘晶化薄膜。重復(fù)上述過程4次，可得到厚度為120nm的LSCO薄膜材料。值得注意的是：每層薄膜經(jīng)退火后，在拿出退火爐時(shí)，要保證溫度低于300℃，以防止溫度變化太大造成薄膜的熱應(yīng)力來不及釋放。

4.LSCO薄膜材料性能測試：

利用原子力顯微鏡和場發(fā)射掃描電子顯微鏡表征薄膜的表面形貌和厚度，圖1為LSCO薄膜材料的原子力顯微鏡的表面形貌圖，可看出LSCO薄膜的晶粒尺寸為50～100nm，表面粗糙度為2.7nm。

采用四探針法測量LSCO薄膜材料的表面電阻率，薄膜材料的導(dǎo)電特性見圖2曲線，從圖中可以看出薄膜在750℃的退火溫度下可得到最低的電阻率值0.95mΩ·cm。

LSCO薄膜上的鐵電存儲器的疲勞特性是用Radiant Technologies公司生產(chǎn)的型號為RT66A標(biāo)準(zhǔn)鐵電測試系統(tǒng)進(jìn)行測量的，圖3給出167kV/cm的電場下的Pt/PZT/LSCO鐵電存儲器的疲勞特性，可看出3×10⁹翻轉(zhuǎn)后，不顯示疲勞，由此可知本發(fā)明制備的LSCO薄膜材料適合用作鐵電存儲器的電極材料。