[发明专利]一种锌掺杂的钛酸铋钠薄膜及其低温制备方法

权利要求书

1.一种锌掺杂的钛酸铋钠薄膜，其特征是：以化学通式Na_0.5Bi_0.5Ti_1-xZn_xO_3-δ表示，其中，Na_0.5Bi_0.5TiO₃为基体，锌离子为掺杂元素；δ是为了维持电荷平衡所失去的氧原子的数目。

2.根据权利要求1所述的锌掺杂的钛酸铋钠薄膜，其特征是：x=0.005~0.05。

3.根据权利要求1所述的锌掺杂的钛酸铋钠薄膜，其特征是：薄膜的总厚度约为300nm~1μm。

4.一种权利要求1所述的锌掺杂的钛酸铋钠薄膜的低温制备方法，其特征是包括以下步骤：

(1)、前驱体溶液的制备

①以醋酸钠或硝酸钠、醋酸铋或硝酸铋、醋酸锌或硝酸锌、钛酸四正丁酯或钛酸四异丙酯为原料，按照Na_0.5Bi_0.5Ti_1-xZn_xO_3-δ的化学计量比，准确称量各原料，其中，醋酸钠或硝酸钠、醋酸铋或硝酸铋略微过量，另按照经验值称量聚乙二醇4000~20000，备用；

②将醋酸钠或硝酸钠、醋酸铋或硝酸铋、醋酸锌或硝酸锌溶于乙二醇中，在40~80℃的温度下搅拌至完全溶解，定义为溶液1； 

③量取钛酸四正丁酯或钛酸四异丙酯于烧杯中，随后将乙酰丙酮逐滴加入，并放置在磁力搅拌器上于室温下搅拌完成钛的螯合，定义为溶液2；

④待溶液1冷却至室温后，将1缓慢倒入2中，并放置在磁力搅拌器上于室温下搅拌至混合均匀；

⑤将聚乙二醇加入冰醋酸中并在40~80℃的温度下搅拌至溶解，待冷却后加入上述混合溶液中，在室温下搅拌约8~12小时，配成浓度为0.1~0.4mol/L的前驱体溶液；

(2)、薄膜材料的制备：用旋涂法-层层退火工艺制备薄膜

①采用旋涂法将前驱体溶液沉积在衬底上，然后对薄膜进行热处理，处理过程是：先在260~320℃保温6~12分钟，再在400~460℃保温4~6分钟，然后在500~550℃退火 8~12分钟；

②采用上述相同的方法继续将前驱体溶液旋涂到衬底材料上，直至薄膜厚度达到300~600nm，即得。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：前驱体溶液制备时，醋酸钠或硝酸钠、醋酸铋或硝酸铋分别过量0~2.5mol%、1~5mol%。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中乙二醇与冰醋酸的体积比为2:1~6:1，钛酸四正丁酯或钛酸四异丙酯与乙酰丙酮的体积比为1:1。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中聚乙二醇质量为0.2~0.5g。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：所述旋涂工艺中，转速为3000～6000转/分钟，旋涂时间为20～40秒，每次旋涂的前驱体溶液厚度为20～50nm。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：所述的衬底材料为ITO玻璃。