1.本發(fā)明涉及釕酸鍶材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種釕酸鍶材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.釕酸鍶(分子式：srruo3)近年來受到了學(xué)術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)界的重視，其主要原因是該材料具有的獨特物理性能：它具有非常優(yōu)異的鐵磁(ferromagnetic)和導(dǎo)電性能。在特定的溫度下，該材料還呈現(xiàn)出超導(dǎo)的能力。該材料也很容易在晶格參數(shù)相近的襯底上，在特定的薄膜沉積條件下，外延生長出單晶薄膜，從而使得這種薄膜可以用于各種特殊應(yīng)用的器件生產(chǎn)。應(yīng)當(dāng)指出的是，釕酸鍶是一種新型而且極其有潛力的材料，它的研發(fā)、市場應(yīng)用等方面可參考的信息非常有限，目前釕酸鍶材料還缺乏有效的規(guī)?；铣珊蜕a(chǎn)方法。

3.鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的之一在于提供一種釕酸鍶材料的制備方法，其能夠規(guī)?；铣尚阅軆?yōu)良的釕酸鍶材料。

5.本發(fā)明的目的之二在于提供一種由上述制備方法得到的釕酸鍶材料。

6.本發(fā)明的目的之三在于提供一種上述釕酸鍶材料的應(yīng)用。

7.本發(fā)明的目的之四在于提供一種由上述釕酸鍶材料加工得到的釕酸鍶靶材。

8.本技術(shù)可這樣實現(xiàn)：

9.第一方面，本發(fā)明提供一種釕酸鍶材料的制備方法，包括以下步驟：對釕酸鍶材料的制備原料進行真空熱壓燒結(jié)，真空熱壓燒結(jié)條件包括：真空度≤10

?3pa，熱壓溫度為600

?

850℃，熱壓壓力為58.5

?

100mpa，熱壓時間為3

?

3.5h。

10.在可選的實施方式中，真空熱壓燒結(jié)條件包括：真空度為5

×

10

?4pa至1

×

10

?3pa，熱壓溫度為600

?

850℃，熱壓壓力為58.5

?

90mpa，熱壓時間為3

?

3.5h。

11.在可選的實施方式中，制備原料經(jīng)以下步驟得到：將釕源和鍶源于120

?

180℃的烘烤條件下混合2

?

3h。

12.在可選的實施方式中，鍶源為sro，釕源為ruo2，鍶源與釕源按摩爾比為0.9

?

1.1:0.9

?

1.1混合。

13.在優(yōu)選的實施方式中，鍶源與釕源按摩爾比為1:1混合。

14.在可選的實施方式中，鍶源的粒徑為100

?

400目，釕源的粒徑為100

?

400目。

15.在可選的實施方式中，真空熱壓前，還包括將制備原料置于石墨模具內(nèi)，且石墨模具的內(nèi)壁設(shè)有第一隔板以使制備原料與石墨模具隔離。

16.在可選的實施方式中，當(dāng)石墨模具為開放式模具時，石墨模具的敞開處設(shè)有第二隔板以使制備原料與真空熱壓設(shè)備隔離。

17.在可選的實施方式中，第一隔板和第二隔板均為三氧化二鋁隔板。

18.在可選的實施方式中，第一隔板的厚度為2

?

5mm，第二隔板的厚度為3

?

5mm。

19.第二方面，本發(fā)明提供一種釕酸鍶材料，經(jīng)前述實施方式任一項的制備方法制備而得。

20.在可選的實施方式中，釕酸鍶材料的致密度不低于90％。

21.第三方面，本發(fā)明提供如前述實施方式的釕酸鍶材料的應(yīng)用，釕酸鍶材料用于加工濺射靶材、信息存儲芯片或半導(dǎo)體微型器件中的電極。

22.第四方面，本發(fā)明提供一種釕酸鍶濺射靶材，由前述實施方式的釕酸鍶材料加工而得。

23.本技術(shù)的有益效果包括：

24.本技術(shù)提出通過真空熱壓燒結(jié)的方法并按特定該工藝條件生產(chǎn)釕酸鍶材料，可實現(xiàn)釕酸鍶(srruo3)材料的規(guī)?；铣杉吧a(chǎn)。制得的釕酸鍶密度高(致密度不低于90％)，純度高，且能夠有效維持該材料分子式內(nèi)各元素的原子比例(sr:ru:o為1:1:3)。由其加工成釕酸鍶濺射靶材，可憑借該靶材所具有的致密微觀結(jié)構(gòu)，在等離子體濺射過程中降低腔體內(nèi)產(chǎn)生的顆粒缺陷，提高相應(yīng)產(chǎn)品(如薄膜器件)的優(yōu)良率。

附圖說明

25.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

26.圖1為實施例1中釕酸鍶靶材的制備方法的主要工藝流程圖；

27.圖2為實施例1中石墨模具在第一視角下的結(jié)構(gòu)圖；

28.圖3為實施例1中石墨模具在第二視角下的結(jié)構(gòu)圖；

29.圖4為實施例1中釕酸鍶靶材的正面圖；

30.圖5為實施例1中釕酸鍶靶材的斷截面圖；

31.圖6為實施例1中l(wèi)a

?

icpms的掃描結(jié)果圖；

32.圖7為實施例1中srruo3靶材的元素含量結(jié)果圖。

33.圖標：1

?

石墨模具；2

?

al2o3側(cè)隔板；3

?

al2o3上隔板；4

?

al2o3下隔板。

具體實施方式

34.為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

35.下面對本技術(shù)提供的釕酸鍶材料及其制備方法與應(yīng)用進行具體說明。

36.本技術(shù)提出一種釕酸鍶材料的制備方法，其主要包括以下步驟：對釕酸鍶材料的制備原料進行真空熱壓燒結(jié)，真空熱壓燒結(jié)條件包括：真空度≤10

?3pa，熱壓溫度為600

?

850℃，熱壓壓力為58.5

?

100mpa，熱壓時間為3

?

3.5h。

37.上述制備原料可經(jīng)以下步驟得到：將由釕源和鍶源混合得到的混合原料于120

?

180℃的條件下烘烤2

?

3h。

38.其中，鍶源為sro，釕源為ruo2，鍶源與釕源按摩爾比為0.9

?

1.1:0.9

?

1.1混合，最優(yōu)按摩爾比為1:1混合。當(dāng)鍶源與釕源的混合摩爾比非1:1時，優(yōu)選釕源與鍶源按0.9:1.1混合。

39.其涉及的反應(yīng)方程式如下，記為反應(yīng)方程式(1)：

40.sro+ruo2→

srruo3。

41.以sro作為鍶源且以ruo2作為釕源可使得釕酸鍶材料中sr、ru與o的原子比例嚴格符合srruo3分子式的1:1:3。也只有這樣的原子比例，才能完整地顯現(xiàn)出釕酸鍶所具有的獨特的物理和化學(xué)性能，在濺射該靶材所產(chǎn)生的srruo3薄膜中，才能得到相應(yīng)的性能。

42.值得強調(diào)的是，本技術(shù)不采用現(xiàn)有技術(shù)中以srco3和ru源為原料制備srruo3，可有效避免該工藝流程在制造粉末時使用粘結(jié)劑所帶來的污染。此外，srco3本身含碳c，也會在對最終形成的srruo3的純度有所影響。

43.較佳地，鍶源和釕源均為粉末狀，可參考地，鍶源(sro粉末)的粒徑為100

?

400目，釕源(ruo2粉末)的粒徑為100

?

400目。值得說明的是，若目數(shù)＜100目容易導(dǎo)致真空燒結(jié)的時間延長，燒結(jié)后的微觀結(jié)構(gòu)將不會呈現(xiàn)非常致密的形態(tài)，密度會有所下降，＞400目容易導(dǎo)致粉末的單位重量表面積極大地增加，從而使得粉末表面會吸附更多空氣中的水分。太多的水分使所得的釕酸鍶會和其表面的水分發(fā)生反應(yīng)或者相互溶解，形成腐蝕性強的酸性物質(zhì)，從而使得釕酸鍶材料的特殊物理性能出現(xiàn)退化，表面的顏色也會呈現(xiàn)淺白色。

44.上述粒徑可通過破碎方式獲得。優(yōu)選地，鍶源和釕源的破碎過程是在充有保護性氣體(如氬氣)的容器內(nèi)以及室溫條件下進行。制成的粉末尺寸越細，在真空熱壓燒結(jié)過程中，原料參與反應(yīng)方程式(1)的單位重量表面積就越大，反應(yīng)就會越充分，按照反應(yīng)方程式(1)所形成最終的產(chǎn)品釕酸鍶(srruo3)所需的時間就越短，從而提高生產(chǎn)率。

45.優(yōu)選的，在這兩種氧化物的制粉過程中，優(yōu)選使他們的粉末尺寸分布均勻一致。但也不排除一些非優(yōu)選方案中采用粉末尺寸不一致sro粉末和ruo2粉末。

46.需強調(diào)的是，發(fā)明人提出：兩種氧化物(sro和ruo2)的粉末尺寸越細，會導(dǎo)致單位重量材料吸附更多周邊環(huán)境的水汽。通過大量的真空熱壓燒結(jié)試驗表明，上述兩種氧化物表面所吸附的水汽對形成的釕酸鍶材料性能會有重大影響，釕酸鍶和水的結(jié)合易形成腐蝕性極強的酸性物質(zhì)。

47.鑒于此，發(fā)明人提出將釕源和鍶源于120

?

180℃的烘烤條件下混合2

?

3h。

48.可參考地，上述烘烤時間可以為120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃等，也可以為120

?

180℃范圍內(nèi)的其它任意值。

49.烘烤時間可以為2h、2.2h、2.5h、2.8h或3h等，也可以為2

?

3h范圍內(nèi)的其它任意值。

50.值得說明的是，若烘烤溫度低于120℃或烘烤時間短于2h容易導(dǎo)致脫除表面的水分不夠充分，會嚴重地影響所形成的釕酸鍶的性能，烘烤溫度高于180℃或烘烤時間長于3h容易導(dǎo)致，有可能會導(dǎo)致鍶源氧化物或者釕源氧化物的部分分解，從而使燒結(jié)所得的釕酸鍶化合物含氧量偏低。

51.具體的，當(dāng)上述兩種氧化物的制粉過程完成之后，將此兩種粉末，在充氬氣的容器內(nèi)，按1:1的摩爾比進行攪拌式或者行星式滾動以使其充分混合。為了將可能吸附在這兩種氧化物表面的水分徹底地排除掉，在粉末的混合過程中，將混合容器的環(huán)境溫度加熱至

120

?

180℃(例如，可以將粉末混合的過程放置在一個溫控的爐體內(nèi))，烘烤和攪拌的時間為90

?

120min，也即混合與烘烤同時進行。混合及烘烤完成后，環(huán)境溫度自然降至室溫，將所得的粉末用真空塑料包裝起來備用。使用真空包裝，可確保粉末的干燥度，避免其接觸環(huán)境中的水汽。

52.進一步地，真空熱壓前，還包括將上述混合及烘烤后的制備原料置于(高純)石墨模具內(nèi)。

53.發(fā)明人提出：上述過程使用的石墨模具的內(nèi)壁設(shè)有第一隔板以使制備原料與石墨模具隔離。

54.其原因在于：石墨的基本構(gòu)成元素為碳，而碳本身即為優(yōu)良的還原材料。在高溫高壓下，石墨碳可以和sro粉末或者ruo2粉末發(fā)生以下還原反應(yīng)，記為反應(yīng)方程式(2)和(3)：

55.c(石墨磨具)+2sro

→

2sr+co2；

56.c(石墨磨具)+ruo2→

ru+co2。

57.若上述反應(yīng)方程式(2)和/或反應(yīng)方程式(3)的還原反應(yīng)在燒結(jié)爐腔體內(nèi)發(fā)生，則不會有按反應(yīng)方程式(1)的釕酸鍶(srruo3)合成；并且，反應(yīng)方程式(2)和反應(yīng)方程式(3)還會伴隨有大量的co2釋放出來，使燒結(jié)爐內(nèi)的真空度大為降低。故避免上述反應(yīng)方程式(2)和反應(yīng)方程式(3)的還原反應(yīng)發(fā)生，成為釕酸鍶真空熱壓燒結(jié)工藝的關(guān)鍵。

58.發(fā)明人經(jīng)大量試驗，最終采用耐高溫而且化學(xué)穩(wěn)定性很好的三氧化二鋁(al2o3)作為將sro/ruo2粉末和石墨模具內(nèi)壁的隔離的材料。此外，也不排除采用氮化鋁或氮化硅等化學(xué)性能穩(wěn)定、熔點高且不與sro及ruo2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)作為將sro/ruo2粉末和石墨模具內(nèi)壁的隔離的材料。

59.更優(yōu)選地，當(dāng)石墨模具為開放式模具時，石墨模具的敞開處設(shè)有第二隔板以使制備原料與真空熱壓設(shè)備隔離。

60.以真空熱壓設(shè)備為真空熱壓機為例，其所具有的上壓頭和底座通常以高強度的石墨材料制成。石墨模具的敞開處則可以理解為與真空熱壓機的上壓頭和底座對應(yīng)的位置。以石墨模具為圓柱形為例，石墨模具的敞開處可理解為圓柱形的上下表面處，具體的，該上下表面為非封閉式的，而是呈“上開口”和“下開口”的形式。通過在上述敞開處設(shè)置第二隔板可使得原料粉末與真空熱壓機的上壓頭和底座隔離。

61.同理地，上述第二隔板也優(yōu)選為三氧化二鋁隔板。

62.在可選的實施方式中，上述第一隔板的厚度可以為2

?

5mm，如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等，第二隔板的厚度可以為3

?

5mm，如3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等。

63.承上，本技術(shù)中通過設(shè)置第一隔板和第二隔板，使得sro/ruo2粉末在真空熱壓燒結(jié)的過程中，完全處于al2o3材料的包圍中，避免了反應(yīng)方程式(2)和(3)所涉及的還原反應(yīng)的發(fā)生，在此條件下，sro和ruo2則會按照反應(yīng)方程式(1)，燒結(jié)合成穩(wěn)定的釕酸鍶(srruo3)化合物。

64.進一步地，在真空熱壓燒結(jié)過程中，真空度可以為1

×

10

?4pa、2

×

10

?4pa、5

×

10

?4pa、8

×

10

?4pa、10

×

10

?4pa或1

×

10

?3pa等，也可根據(jù)設(shè)備性能設(shè)置成≤10

?3pa范圍內(nèi)的其它值。

65.熱壓溫度可以為600℃、620℃、650℃、680℃、700℃、720℃、750℃、780℃或800℃

等，也可以為600

?

850℃范圍內(nèi)的其它任意值。值得說明的是，熱壓溫度低于600℃，容易導(dǎo)致兩種氧化物按照方程式(1)的反應(yīng)不充分，影響所形成釕酸鍶的密度以及其所呈現(xiàn)的物理性能；高于800℃，容易導(dǎo)致氧的分解，從而所形成的釕酸鍶為缺氧化合物，其對應(yīng)的物理性能也就會相應(yīng)退化。

66.熱壓壓力可以為58.5mpa、60mpa、65mpa、70mpa、75mpa、80mpa、85mpa、90mpa、95mpa或100mpa等，也可以為58.5

?

100mpa范圍內(nèi)的其它任意值。值得說明的是，熱壓壓力低于58.5mpa，容易導(dǎo)致燒結(jié)后的釕酸鍶致密度明顯下降，高于100mpa，主要受限于真空燒結(jié)設(shè)備的能力和成本。

67.熱壓時間可以為180min(3h)、185min、190min、195min、200min、205min或210min(3.5h)等，也可以為3

?

3.5h范圍內(nèi)的其它任意值。值得說明的是，熱壓時間短于180min，真空燒結(jié)不夠充分，從而導(dǎo)致其微觀結(jié)構(gòu)不夠致密；長于210min，容易導(dǎo)致氧從化合物中分解，從而形成缺氧的釕酸鍶化合物，其對應(yīng)的物理性能也就會相應(yīng)退化。

68.在一些可選的實施方式中，真空熱壓條件包括：真空度為5

×

10

?4pa至1

×

10

?3pa，熱壓溫度為600

?

850℃，熱壓壓力為58.5

?

90mpa，熱壓時間為3

?

3.5h。

69.具體的，真空熱壓燒結(jié)可參照：將裝有上述sro粉末和ruo2粉末的模具放入真空熱壓燒結(jié)爐腔內(nèi)，然后將其抽成≤10

?3pa的真空。達到所需的真空度之后，將腔體從室溫加熱至600

?

850℃并維持。當(dāng)爐體達到上述溫度時，開始對模具上、下兩端施加縱軸方向的壓力(58.5

?

100mpa)。模具內(nèi)的粉末維持上述溫度和壓力的條件下，在爐體內(nèi)保持180

?

210min。在這個過程中，兩種氧化物在模具內(nèi)同時進行反應(yīng)方程式(1)的反應(yīng)以及燒結(jié)致密化。當(dāng)達到預(yù)定的時間之后，控制程序切斷腔體加熱電源，爐體開始自然冷卻降溫，直至腔體內(nèi)達到室溫。從爐內(nèi)模具中取出反應(yīng)后的物，即獲得釕酸鍶材料。

70.相應(yīng)地，本技術(shù)還提供了一種經(jīng)上述制備方法制備而得的釕酸鍶材料，通過采用上述真空熱壓燒結(jié)工藝制備得到的釕酸鍶(srruo3)密度高(致密度不低于90％)，純度高，其分子式內(nèi)各元素的原子比例(sr:ru:o為1:1:3)能夠得到很好的維持。

71.此外，本技術(shù)還提供了上述釕酸鍶材料的應(yīng)用，例如可用于制備濺射靶材、可應(yīng)用于信息存儲芯片或半導(dǎo)體微型器件中的電極制造。

72.相應(yīng)地，本技術(shù)還提供一種釕酸鍶濺射靶材，其由上述釕酸鍶材料加工而得。

73.可參照地，將上述釕酸鍶材料按照濺射機器靶材的圖紙加工成型，即可得到釕酸鍶(srruo3)濺射靶材。此釕酸鍶濺射靶材在等離子體濺射過程中，由于其具有致密的微觀結(jié)構(gòu)，可降低腔體內(nèi)產(chǎn)生的顆粒缺陷，提高產(chǎn)品(如薄膜器件)的優(yōu)良率。

74.以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進一步的詳細描述。

75.實施例1

76.本實施例提供一種釕酸鍶靶材的制備方法，其主要流程如圖1所示，具體分為釕源和鍶源的準備、破碎制粉、粉末混合、烘烤、真空熱壓燒結(jié)以及機械加工成型。

77.具體如下：

78.以sro和ruo2分別作為鍶源和釕源，于充有氬氣的容器內(nèi)在室溫條件下破碎成100

?

400目的粉末。將sro粉末和ruo2粉末按摩爾比為1:1置于充氬氣的容器內(nèi)進行攪拌式混合，混合過程通過將上述混合容器置于溫控的爐體內(nèi)，于150℃的烘烤條件混合2.5h?；旌虾螅匀唤抵潦覝?，以真空塑料包裝備用。

79.隨后，將上述混合烘烤后的混合粉末置于石墨模具1中。參照一并圖2和圖3，上述石墨模具1呈上下敞口的圓柱形，石墨模具1的內(nèi)壁設(shè)有厚度為3.5mm的al2o3隔板(可稱為“al2o3側(cè)隔板2”)以使混合粉末與石墨模具1內(nèi)壁隔離，石墨模具1的上下敞口處設(shè)置厚度為4mm的al2o3隔板(分別可對應(yīng)稱為“al2o3上隔板3”和“al2o3下隔板4”)以使混合粉末與真空熱壓機的上壓頭和底座隔離。

80.隨后，將上述模具放置到真空熱壓機的腔體內(nèi)，然后抽真空至真空度約為10

?3pa。將腔體加熱至700℃，并對腔體內(nèi)的模具兩端施加縱向軸線58.5mpa的壓力，在該溫度下維持180分鐘。當(dāng)此工序完成之后，切斷腔體加熱電源，在保持真空的環(huán)境下，隨之讓腔體自然冷卻至室溫，然后打開爐體，取出具有高致密度并有效維持各元素原子比例(sr:ru:o為1:1:3)的釕酸鍶靶材胚子。將該胚子機械加工成一定幾何形狀的靶材(如圖4所示)，供后端用戶使用。

81.參照圖5，圖5為按上述工藝完成的srruo3靶材樣品的斷截面圖，由該圖可以看出：該srruo3靶材樣品的微觀結(jié)構(gòu)致密而且顏色均勻。

82.通過測試，上述srruo3靶材樣品的密度為5.1g/cm3。使用四點探針(four

?

point probe)測量其電阻率為0.005ω/sq，為良好的電導(dǎo)體。

83.故，本實施例所得的釕酸鍶靶材完全可以通過dc等離子體濺射該靶材。

84.圖6為采用la

?

icpms(激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜)對上述srruo3靶材樣品整個斷截面掃描測得的sr和ru的原子比例，其結(jié)果顯示，sr:ru的原子比例基本維持在1:1，此比例正是釕酸鍶(srruo3)理論分子式所要求的。

85.理想的srruo3分子式，其理論氧含量的重量比為20.3wt％；本實施例得到的srruo3通過iga的方法測量出來的結(jié)果為23.0wt％(參見圖7)，非常接近其理論含氧量，說明在本實施例提供的真空燒結(jié)工藝過程中，并沒有氧的流失。證明本技術(shù)提供的方法能夠獲得嚴格原子比例的釕酸鍶材料。

86.實施例2

87.本實施例提供一種釕酸鍶靶材的制備方法，其與實施例1的區(qū)別主要如下(其余條件相同)：

88.將裝好sro和ruo2的混合粉末的模具放置到真空熱壓機的腔體內(nèi)，然后抽真空至真空度約為8.0

×

10

?4pa。將腔體加熱至850℃，并對腔體內(nèi)的模具兩端施加縱向軸線90mpa的壓力，在該溫度下維持180分鐘。

89.同實施例1的測試方法，本實施例提供的srruo3靶材樣品的斷截面微觀結(jié)構(gòu)致密而且均勻，srruo3靶材樣品的密度為5.7g/cm3，電阻率為0.006ω/sq，為良好的電導(dǎo)體。該實施例所得的釕酸鍶靶材也可以通過dc等離子體濺射該靶材。

90.該實施例所得的釕酸鍶靶材中sr和ru的原子比例sr：ru基本上維持在1:1。用iga的方法測量其含氧量為19.0wt％，同樣非常接近其理論含氧量(20.3wt％)。

91.實施例3

92.本實施例提供一種釕酸鍶靶材的制備方法，其與實施例1的區(qū)別主要如下(其余條件相同)：

93.將裝好sro和ruo2的混合粉末的模具放置到真空熱壓機的腔體內(nèi)，然后抽真空至真空度約為9.0

×

10

?4pa。將腔體加熱至650℃，并對腔體內(nèi)的模具兩端施加縱向軸線80mpa

的壓力，在該溫度下維持210分鐘。

94.同實施例1的測試方法，本實施例提供的srruo3靶材樣品的斷截面微觀結(jié)構(gòu)致密而且均勻，srruo3靶材樣品的密度為5.4g/cm3，電阻率為0.004ω/sq，為良好的電導(dǎo)體。該實施例所得的釕酸鍶靶材也可以通過dc等離子體濺射該靶材。

95.該實施例所得的釕酸鍶靶材中sr和ru的原子比例sr：ru基本上維持在1:1。用iga的方法測量其含氧量為21.8wt％，同樣非常接近其理論含氧量(20.3wt％)。

96.實施例4

97.本實施例提供一種釕酸鍶靶材的制備方法，其與實施例1的區(qū)別主要如下(其余條件相同)：

98.將裝好sro和ruo2的混合粉末的模具放置到真空熱壓機的腔體內(nèi)，然后抽真空至真空度約為5.0

×

10

?4pa。將腔體加熱至720℃，并對腔體內(nèi)的模具兩端施加縱向軸線80mpa的壓力，在該溫度下維持180分鐘。

99.同實施例1的測試方法，本實施例提供的srruo3靶材樣品的斷截面微觀結(jié)構(gòu)致密而且均勻，srruo3靶材樣品的密度為密度5.6g/cm3，電阻率為0.004ω/sq，為良好的電導(dǎo)體。該實施例所得的釕酸鍶靶材也可以通過dc等離子體濺射該靶材。

100.該實施例所得的釕酸鍶靶材中sr和ru的原子比例sr：ru基本上維持在1:1。用iga的方法測量其含氧量為19.8wt％，同樣非常接近其理論含氧量(20.3wt％)。

101.實施例5

102.本實施例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：

103.sro粉末和ruo2粉末的混合過程中，烘烤溫度為120℃，烘烤時間為3h。

104.第一隔板的厚度為2mm，第二隔板的厚度為3mm。

105.本實施例提供的srruo3靶材樣品的斷截面微觀結(jié)構(gòu)致密而且均勻，電阻率低；釕酸鍶靶材中sr和ru的原子比例sr：ru基本上維持在1:1，含氧量同樣非常接近其理論含氧量。

106.實施例6

107.本實施例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：

108.sro粉末和ruo2粉末的混合過程中，烘烤溫度為180℃，烘烤時間為2h。

109.第一隔板的厚度為5mm，第二隔板的厚度為5mm。

110.本實施例提供的srruo3靶材樣品的斷截面微觀結(jié)構(gòu)致密而且均勻，電阻率低；釕酸鍶靶材中sr和ru的原子比例sr：ru基本上維持在1:1，含氧量同樣非常接近其理論含氧量。

111.實施例7

112.本實施例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：

113.各隔板的材質(zhì)為氮化鋁。

114.實施例8

115.本實施例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：

116.各隔板的材質(zhì)為氮化硅。

117.對比例

118.對比例1

119.本對比例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：真空熱壓燒結(jié)溫度為500℃。

120.按實施例1相同的方法對該對比例1制得的srruo3靶材樣品進行性能測試，其結(jié)果顯示：本對比例制得的srruo3靶材樣品的微觀結(jié)構(gòu)疏松而且顏色不均勻。該srruo3靶材樣品的密度為4.6g/cm3，電阻率為1.3ω/sq，含氧量為21.0wt％。說明本對比例提供的真空熱壓燒結(jié)溫度會導(dǎo)致釕酸鍶的密度和物理性能降低。

121.對比例2

122.本對比例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：真空熱壓燒結(jié)溫度為1000℃。

123.按實施例1相同的方法對該對比例2制得的srruo3靶材樣品進行性能測試，其結(jié)果顯示：本對比例制得的srruo3靶材樣品的微觀結(jié)構(gòu)致密，顏色呈現(xiàn)黑亮，還有斷層的現(xiàn)象。該srruo3靶材樣品的密度為5.8g/cm3，電阻率為11.8ω/sq，含氧量為15.0wt％，低于理論含氧量，說明本對比例提供的真空熱壓燒結(jié)溫度會導(dǎo)致氧的流失，不能獲得嚴格原子比例的釕酸鍶材料。

124.對比例3

125.本對比例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：真空熱壓燒結(jié)壓力為35mpa。

126.按實施例1相同的方法對該對比例3制得的srruo3靶材樣品進行性能測試，其結(jié)果顯示：本對比例制得的srruo3靶材樣品的微觀結(jié)構(gòu)疏松而且顏色不均勻。該srruo3靶材樣品的密度為4.7g/cm3，電阻率為1.6ω/sq，含氧量為21.0wt％。說明本對比例提供的真空熱壓燒結(jié)壓力會導(dǎo)致釕酸鍶的密度和物理性能降低。

127.對比例4

128.本對比例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：sro粉末與ruo2粉末的混合過程中不進行燒結(jié)。

129.其結(jié)果顯示：最終不能形成srruo3。

130.對比例5

131.本對比例與實施例1的區(qū)別在于(其余條件相同)：sro粉末與ruo2粉末的粒徑為500目。

132.按實施例1相同的方法對該對比例6制得的srruo3靶材樣品進行性能測試，其結(jié)果顯示：本對比例制得的srruo3靶材樣品的微觀結(jié)構(gòu)致密而且部分斷截面材料顏色呈現(xiàn)白色或者淺白色。該srruo3靶材樣品的密度為5.9g/cm3，電阻率為28ω/sq，含氧量為24.5wt％。說明本對比例提供的原料粉末粒徑會導(dǎo)致釕酸鍶與其表面的水分發(fā)生反應(yīng)或者相互溶解，形成腐蝕性強的酸性物質(zhì)，從而使得釕酸鍶材料物理性能出現(xiàn)退化。

133.綜上所述，本技術(shù)提出的使用真空熱壓燒結(jié)的方法并按特定該工藝條件生產(chǎn)釕酸鍶方法能夠獲得具有高密度的釕酸鍶(srruo3)材料且能夠有效維持該材料分子式內(nèi)各元素的原子比例(sr:ru:o為1:1:3)。再者，在混合sro及ruo2的過程中進行烘烤可有效去除原料表面吸附的水分，避免釕酸鍶與水結(jié)合形成腐蝕性極強的酸性物質(zhì)。此外，通過在石墨模具1的內(nèi)壁以及上下敞口處設(shè)置三氧化二鋁隔板，可有效防止以粉末形式存在的氧化物sro和ruo2在燒結(jié)過程中被碳還原。

134.以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種釕酸鍶材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：對釕酸鍶材料的制備原料進行真空熱壓燒結(jié)，真空熱壓燒結(jié)條件包括：真空度≤10

?3pa，熱壓溫度為600

?

850℃，熱壓壓力為58.5

?

100mpa，熱壓時間為3

?

3.5h。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，真空熱壓燒結(jié)條件包括：真空度為5

×

10

?4pa至1

×

10

?3pa，熱壓溫度為600

?

850℃，熱壓壓力為58.5

?

90mpa，熱壓時間為3

?

3.5h。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備原料經(jīng)以下步驟得到：將釕源和鍶源于120

?

180℃的烘烤條件下混合2

?

3h。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述鍶源為sro，所述釕源為ruo2，所述鍶源與所述釕源按摩爾比為0.9

?

1.1:0.9

?

1.1混合；優(yōu)選地，所述鍶源與所述釕源按摩爾比為1:1混合；優(yōu)選地，所述鍶源的粒徑為100

?

400目，所述釕源的粒徑為100

?

400目。5.根據(jù)權(quán)利要求1

?

4任一項所述的制備方法，其特征在于，真空熱壓前，還包括將所述制備原料置于石墨模具內(nèi)，且所述石墨模具的內(nèi)壁設(shè)有第一隔板以使所述制備原料與所述石墨模具隔離。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，當(dāng)所述石墨模具為開放式模具時，所述石墨模具的敞開處設(shè)有第二隔板以使所述制備原料與真空熱壓設(shè)備隔離。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第一隔板和所述第二隔板均為三氧化二鋁隔板；優(yōu)選地，所述第一隔板的厚度為2

?

5mm，第二隔板的厚度為3

?

5mm。8.一種釕酸鍶材料，其特征在于，經(jīng)權(quán)利要求1

?

7任一項所述的制備方法制備而得；優(yōu)選地，所述釕酸鍶材料的致密度不低于90％。9.如權(quán)利要求8所述的釕酸鍶材料的應(yīng)用，其特征在于，所述釕酸鍶材料用于加工濺射靶材、信息存儲芯片或半導(dǎo)體微型器件中的電極。10.一種釕酸鍶濺射靶材，其特征在于，由權(quán)利要求8所述的釕酸鍶材料加工而得。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種釕酸鍶材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于釕酸鍶材料技術(shù)領(lǐng)域。該制備方法包括：對釕酸鍶材料的制備原料進行真空熱壓燒結(jié)，真空熱壓燒結(jié)條件包括：真空度≤10

技術(shù)研發(fā)人員：李宗雨 丘立安 梁放 韓正非 魯波

受保護的技術(shù)使用者：成都先鋒材料有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.08

技術(shù)公布日：2021/12/2