專利名稱：液相自組裝法制備銅酸鑭(La₂CuO₄)薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種La2CuO4薄膜的制備方法，具體涉及一種液相自組裝法制備 La2CuO4薄膜的方法。是一種能夠制備出均勻，致密，低缺陷且強度高的薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著高溫超導(dǎo)研究的快速發(fā)展，尤其是液氮溫度以上的超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)，為超導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用打開了方便之門，這也促使氧化物超導(dǎo)體薄膜物理和技術(shù)的飛速發(fā)展。就基礎(chǔ)研究而言，在薄膜材料中，由于薄膜和基片之間晶格失配而在薄膜中產(chǎn)生應(yīng)力(應(yīng)變)，而使薄膜材料的性質(zhì)有別于體材料的性質(zhì)。充分理解這些性能的物理含義對于揭示超導(dǎo)機理是十分必要的，在這一方面，由于La2CuO4體系結(jié)構(gòu)和化學(xué)成份簡單，可摻雜范圍廣，La2CuO4 體系是研究超導(dǎo)機理理想的材料。
同時，La2CuO4是類鈣鈦礦型(A2BO4)復(fù)合氧化物，它比ABO3型氧化物多了一個AO 巖鹽層。它的存在使層中的BO6A面體發(fā)生畸變，從而在較大的彈性范圍內(nèi)使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。由于其本身是一種非整比化合物，結(jié)構(gòu)中可能存在著A位離子缺位和氧空位，使其具有氣敏性，可以作為氣體傳感器，因而受到廣泛的重視。
目前，關(guān)于制備La2CuO4薄膜的報道較少，汪春昌[Wang Chunchang. Oxygen Intercalation and Related Properties of La2CuO4Bulk Samples[D].北京清華大學(xué)， 2004.]采用脈沖激光沉積法(PLD)，以LaAW3為襯底，制備出La2CuO4薄膜，但這種方法設(shè)備要求高，工藝復(fù)雜，很難制備高質(zhì)量的外延薄膜。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅制備成本低，而且操作簡單，反應(yīng)周期短的高質(zhì)量高純的La2CuO4薄膜的液相自組裝制備方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
1)基片的清洗
將切割好的硅基片用硝酸沖洗，然后依次放入盛有丙酮、乙醇的燒杯中，分別用超聲波清洗器清洗，再用蒸餾水沖洗后，在50°C 100°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干得基片A ；
2) OTS 鍍膜
將烘干的基片A在紫外線照射儀中照射20min 120min后放在十八烷基三氯硅烷(0化)與甲苯的混合溶液中20min 40min，取出后用丙酮清洗，然后用隊吹干，再放入紫外線照射儀中，用紫外線照射15min 50min得基片B ；
其中十八烷基三氯硅烷(0化)與甲苯的混合溶液為十八烷基三氯硅烷(OTS)甲苯=1 99的體積比；
3)薄膜的沉積
將分析純的硝酸鑭(La (NO3) 3 · 6H20)，硝酸銅(Cu (NO3) 3 · 3H20)，檸檬酸 (C6H8O7 · H2O)按2 1 (0. 4 2. 8)的摩爾比配制成50ml 80ml的La(NO3)3濃度為0. 5-2mol/L的溶液，再向該溶液中加入0. 5ml 細1的冰醋酸得溶液C，將基片B垂直立在溶液C中，用保鮮膜封好后，放在干燥箱中，于50°C 80°C恒溫沉積；
4)薄膜的煅燒
將沉積好的基片用蒸餾水清洗，干燥后，放入馬弗爐中，以3°C /min 5°C /min的升溫速率在450°C 800°C下煅燒Ih 訃，隨爐冷卻至室溫，即得La2CuO4薄膜。
本發(fā)明采用液相自組裝法制備La2CuO4薄膜，由于自組裝單層膜是有機分子在溶液中，自發(fā)通過化學(xué)鍵牢固地吸附在固體基底上所形成的超薄有機膜，因此它具有原位自發(fā)形成、成鍵高度有序排列、缺陷少、結(jié)合力強等特點。在自組裝單層膜上沉積的無機薄膜具有結(jié)構(gòu)均一致密、厚度和形態(tài)可控，制得的La2CuO4薄膜晶粒尺寸較小，并且不含雜質(zhì)，且反應(yīng)過程易于控制，設(shè)備要求低，操作簡單。


圖1為實施例1所制備的La2CuO4薄膜的X-射線衍射(XRD)圖譜。
圖2為實施例1所制備的La2CuO4薄膜的金相顯微(OM)照片。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實施例1
1)基片的清洗
將切割好的硅基片用硝酸沖洗，然后依次放入盛有丙酮、乙醇的燒杯中，分別用超聲波清洗器清洗，再用蒸餾水沖洗后，在70°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干得基片A ；
2) OTS 鍍膜
將烘干的基片A在紫外線照射儀中照射30min后放在十八烷基三氯硅烷(OTS)與甲苯的混合溶液中30min，取出后用丙酮清洗，然后用N2吹干，再放入紫外線照射儀中，用紫外線照射25min得基片B ；
其中十八烷基三氯硅烷(0化)與甲苯的混合溶液為十八烷基三氯硅烷(OTS)甲苯=1 99的體積比；
3)薄膜的沉積
將分析純的硝酸鑭(La (NO3) 3 · 6H20)，硝酸銅(Cu (NO3) 3 · 3H20)，檸檬酸 (C6H8O7 · H2O)按2 1 1. 5的摩爾比配制成60ml的La (NO3)3濃度為lmol/L的溶液，再向該溶液中加入Iml的冰醋酸得溶液C，將基片B垂直立在溶液C中，用保鮮膜封好后，放在干燥箱中，于60°C恒溫沉積；
4)薄膜的煅燒
將沉積好的基片用蒸餾水清洗，干燥后，放入馬弗爐中，以4°C /min的升溫速率在 600°C下煅燒1. 5h，隨爐冷卻至室溫，即得La2CuO4薄膜。
由圖1可以看出所制備的薄膜為單一相的La2CuO4，由圖2可以看出，薄膜較為致密平整，孔隙較少。
實施例2:
1)基片的清洗4
將切割好的硅基片用硝酸沖洗，然后依次放入盛有丙酮、乙醇的燒杯中，分別用超聲波清洗器清洗，再用蒸餾水沖洗后，在50°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干得基片A ；
2) OTS 鍍膜
將烘干的基片A在紫外線照射儀中照射120min后放在十八烷基三氯硅烷(OTS) 與甲苯的混合溶液中20min，取出后用丙酮清洗，然后用N2吹干，再放入紫外線照射儀中，用紫外線照射35min得基片B ；
其中十八烷基三氯硅烷(0化)與甲苯的混合溶液為十八烷基三氯硅烷(OTS)甲苯=1 99的體積比；
3)薄膜的沉積
將分析純的硝酸鑭(La (NO3) 3 · 6H20)，硝酸銅(Cu (NO3) 3 · 3H20)，檸檬酸 (C6H8O7 · H2O)按2 1 0. 4的摩爾比配制成50ml的La(NO3)3濃度為0. 5mol/L的溶液， 再向該溶液中加入2ml的冰醋酸得溶液C，將基片B垂直立在溶液C中，用保鮮膜封好后，放在干燥箱中，于80°C恒溫沉積；
4)薄膜的煅燒
將沉積好的基片用蒸餾水清洗，干燥后，放入馬弗爐中，以3°C /min的升溫速率在 800°C下煅燒Ih，隨爐冷卻至室溫，即得La2CuO4薄膜。
實施例3:
1)基片的清洗
將切割好的硅基片用硝酸沖洗，然后依次放入盛有丙酮、乙醇的燒杯中，分別用超聲波清洗器清洗，再用蒸餾水沖洗后，在100°c的鼓風(fēng)干燥箱中烘干得基片A ；
2) OTS 鍍膜
將烘干的基片A在紫外線照射儀中照射20min后放在十八烷基三氯硅烷(OTS)與甲苯的混合溶液中40min，取出后用丙酮清洗，然后用N2吹干，再放入紫外線照射儀中，用紫外線照射50min得基片B ；
其中十八烷基三氯硅烷(0化)與甲苯的混合溶液為十八烷基三氯硅烷(OTS)甲苯=1 99的體積比；
3)薄膜的沉積
將分析純的硝酸鑭(La (NO3) 3 · 6H20)，硝酸銅(Cu (NO3) 3 · 3H20)，檸檬酸 (C6H8O7 · H2O)按2 1 2. 2的摩爾比配制成80ml的La(NO3)3濃度為1. 5mol/L的溶液， 再向該溶液中加入細1的冰醋酸得溶液C，將基片B垂直立在溶液C中，用保鮮膜封好后，放在干燥箱中，于50°C恒溫沉積；
4)薄膜的煅燒
將沉積好的基片用蒸餾水清洗，干燥后，放入馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率在 450°C下煅燒7h，隨爐冷卻至室溫，即得La2CuO4薄膜。
實施例4:
1)基片的清洗
將切割好的硅基片用硝酸沖洗，然后依次放入盛有丙酮、乙醇的燒杯中，分別用超聲波清洗器清洗，再用蒸餾水沖洗后，在80°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干得基片A ；
2) OTS 鍍膜
將烘干的基片A在紫外線照射儀中照射SOmin后放在十八烷基三氯硅烷(OTS)與甲苯的混合溶液中30min，取出后用丙酮清洗，然后用N2吹干，再放入紫外線照射儀中，用紫外線照射15min得基片B ；
其中十八烷基三氯硅烷(0化)與甲苯的混合溶液為十八烷基三氯硅烷(OTS)甲苯=1 99的體積比；
3)薄膜的沉積
將分析純的硝酸鑭(La (NO3) 3 · 6H20)，硝酸銅(Cu (NO3) 3 · 3H20)，檸檬酸 (C6H8O7 · H2O)按2 1 2. 8的摩爾比配制成70ml的La (NO3) 3濃度為2mol/L的溶液，再向該溶液中加入0. 5ml的冰醋酸得溶液C，將基片B垂直立在溶液C中，用保鮮膜封好后，放在干燥箱中，于70°C恒溫沉積；
4)薄膜的煅燒
將沉積好的基片用蒸餾水清洗，干燥后，放入馬弗爐中，以3°C /min的升溫速率在 550°C下煅燒5h，隨爐冷卻至室溫，即得La2CuO4薄膜。
權(quán)利要求
1.液相自組裝法制備銅酸鑭(La2CuO4)薄膜的方法，其特征在于1)基片的清洗將切割好的硅基片用硝酸沖洗，然后依次放入盛有丙酮、乙醇的燒杯中，分別用超聲波清洗器清洗，再用蒸餾水沖洗后，在50°C 100°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干得基片A ；2)OTS鍍膜將烘干的基片A在紫外線照射儀中照射20min 120min后放在十八烷基三氯硅烷 (OTS)與甲苯的混合溶液中20min 40min，取出后用丙酮清洗，然后用隊吹干，再放入紫外線照射儀中，用紫外線照射15min 50min得基片B ；其中十八烷基三氯硅烷(0化)與甲苯的混合溶液為十八烷基三氯硅烷(OTS)甲苯= 1 99的體積比；3)薄膜的沉積將分析純的硝酸鑭(La(NO3)3 · 6H20)，硝酸銅(Cu(NO3)3 · 3H20)，檸檬酸(C6H8O7 · H2O) 按2 1 (0. 4 2. 8)的摩爾比配制成50ml 80ml的La(NO3)3濃度為0. 5 2mol/L 的溶液，再向該溶液中加入0. 5ml 細1的冰醋酸得溶液C，將基片B垂直立在溶液C中，用保鮮膜封好后，放在干燥箱中，于50°C 80°C恒溫沉積；4)薄膜的煅燒將沉積好的基片用蒸餾水清洗，干燥后，放入馬弗爐中，以3°C /min 5°C /min的升溫速率在450°C 800°C下煅燒Ih 訃，隨爐冷卻至室溫，即得La2CuO4薄膜。
全文摘要
液相自組裝法制備銅酸鑭薄膜的方法，將硅基片用硝酸沖洗，然后依次放入盛有丙酮、乙醇的燒杯中，分別用超聲波清洗器清洗，再用蒸餾水沖洗后，干燥得基片A；將基片A在紫外線照射儀中照射后放在十八烷基三氯硅烷與甲苯的混合溶液中，再用丙酮清洗，然后用N2吹干，再放入紫外線照射儀中，用紫外線照射得基片B；將硝酸鑭，硝酸銅和檸檬酸混合得溶液，向該溶液中加入冰醋酸得溶液C，將基片B垂直立在溶液C中恒溫沉積；將沉積好的基片用蒸餾水清洗，干燥后，放入馬弗爐中煅燒即得La2CuO4薄膜。本發(fā)明采用液相自組裝法制備La2CuO4薄膜，制得的La2CuO4薄膜晶粒尺寸較小，并且不含雜質(zhì)，且反應(yīng)過程易于控制，設(shè)備要求低，操作簡單。
文檔編號C04B41/52GK102503559SQ20111037595
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者吳建鵬, 曹麗云, 李意峰, 李碧, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學(xué)