[科普中国]-氧化钇介质薄膜

氧化钇介质薄膜是指作为电介质的一种薄膜材料。

简介氧化钇介质薄膜是指作为电介质的一种薄膜材料。

性能Y₂O₃为白色粉末，晶体结构为体心立方，热稳定性能较好。Y₂O₃薄膜的相对介电常数较大(11~17)。

相对介电常数不同方法制备的Y₂O₃薄膜的相对介电常数不同，电子束蒸发的为11，高频溅射的为11，阳极氧化的为17.1，反应溅射的为15。

制备方法Y₂O₃薄膜的制备方法有四种:

(1)电子束蒸发法，制成的Y₂O₃薄膜为多晶膜；

(2)阳极氧化法，在钇膜表面形成Y₂O₃薄膜，若基片可浸入电解液，由于阳极氧化形成氧化膜很快(5nm/s)，制出的氧化膜性能优良；

(3)反应溅射法，用钇靶在氩和氧的混合气体中直流溅射；

(4)高频溅射法，高频溅射用的Y₂O₃靶为圆形或方形，视溅射设备电极结构而定，纯度为99.99%。此法的优点是薄膜的损耗角和容量温度系数都较小。

应用Y₂O₃介质薄膜用于制作薄膜电容器，其比容比SiO电容器大4~5倍。适于制作容量较大的薄膜电容器。

氧化钇化学式Y₂O₃，白色略带黄色粉末，不溶于水和碱，溶于酸。主要用作制造微波用磁性材料和军工用重要材料（单晶；钇铁柘榴石、钇铝柘榴石等复合氧化物），也用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料等1。

电子束蒸发法电子束蒸发法是真空蒸发镀膜的一种，是在真空条件下利用电子束进行直接加热蒸发材料，使蒸发材料气化并向基板输运，在基底上凝结形成薄膜的方法。在电子束加热装置中，被加热的物质放置于水冷的柑涡中，可避免蒸发材料与柑祸壁发生反应影响薄膜的质量，因此，电子束蒸发沉积法可以制备高纯薄膜，同时在同一蒸发沉积装置中可以安置多个增祸，实现同时或分别蒸发，沉积多种不同的物质。通过电子束蒸发，任何材料都可以被蒸发，不同材料需要采用不同类型的增竭以获得所要达到的蒸发率2。

反应溅射反应溅射是指在存在反应气体的情况下，溅射靶材时，靶材会与反应气体反应形成化合物(如氮化物或氧化物)，在惰性=气体溅射化合物靶材时由于化学不稳定性往往导致薄膜较靶材少一个或更多组分，此时如果加上反应气体可以补偿所缺少的组分，或者采用纯金属作为靶材，在工作气体中混入适量的活性气体如O₂、N₂、NH₃、CH₄等方法，使金属原子与活性气体在溅射沉积的同时生成所需的化合物，这种溅射称为反应溅射。

优点:弥补了普通溅射法制备化合物薄膜时化学成分与靶材有很大差别的。缺点:随着活性气体压力的增加，靶材表面也可能形成-一层相应的化合物，并导致溅射和薄膜沉积速率的降低，称为靶中毒3。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学