[发明专利]不同Ba2+/Sr2+比钛酸锶钡铁电薄膜的微弧氧化可控制备技术

说明书

本发明涉及不同Ba²⁺/Sr²⁺比钛酸锶钡铁电薄膜的微弧氧化可控制备技术，包括以下步骤：(1)对钛基体进行预处理；(2)将预处理后的钛基体连接到阳极，置于微弧氧化电解液中进行微弧氧化，反应5～10min，在钛基体表面生成钛酸锶钡铁电薄膜；所述微弧氧化电解液包括以下成分：氢氧化钡0.5～1.0mol/L；氢氧化锶0～0.5mol/L(3)将步骤(2)处理后的钛基体置于蒸馏水中浸泡1～2小时，最后烘干。本发明能在Ti基体上原位生长不同Ba²⁺/Sr²⁺比的钛酸锶钡铁电薄膜，制备工艺简单，可在常温下进行，无需后续热处理，环保、无污染。

技术领域

本发明涉及功能薄膜材料领域，特别涉及钛基体表面不同Ba²⁺/Sr²⁺比钛酸锶钡薄膜的微弧氧化可控制备方法。

背景技术

Ba_xSr_(1-x)TiO₃(0≤x≤1)(BST)属于ABO₃型复合钙钛矿铁电材料，是BaTiO₃(BT)和SrTiO₃(ST)的无限固溶体，因具有高介电常数，低介电损耗、高介电可调性、居里温度可调且结构性能稳定等特点而被广泛应用于动态随机存储器、微波调谐器、移相器、热释电红外传感器、H2探测器等，是当前国内外新型功能材料研究的热点之一。

目前用于制备该类薄膜最常用的方法是磁控溅射法、溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积法、金属有机物化学气相沉积这四种。它们虽然各有优点和特色，但存在各自的局限性，这些局限性主要体现在：磁控溅射法和脉冲激光沉积法要求设备高，薄膜生长速度慢，薄膜成分难以精确控制，制备大面积且均匀性好的薄膜困难；金属有机化学气相沉积法的主要问题是含有铁电膜成分的易挥发金属有机物源较难获得，且源物质纯度和稳定性难以满足要求，毒性大；溶胶-凝胶法虽然具有合成温度低，易于搀杂改性，工艺简单，成本低，成膜面积大等优点，但其较高的后续热处理温度容易形成微裂纹，使薄膜性能劣化。由此可见，研究具有化学成分可控，薄膜均匀性好，处理温度低甚至无须热处理，成膜速度快，而且可大面积制膜，易于规模化生产的薄膜制备工艺是当前铁电薄膜研究的发展趋势。

微弧氧化(MAO，Microarc Oxidation)作为一种利用电化学原理在金属表面原位生长陶瓷膜的新技术，原来主要用于铝、镁、钛等阀金属的表面防护处理，其突出优点是成膜速度快，薄膜成分可控，操作简单，不需前处理或极少前处理。20世纪90年代后，MAO开始被应用于功能性薄膜的制备。但到目前为止除本团队外，国内外均尚未有利用微弧氧化技术直接制备钛酸锶钡铁电薄膜的报导。

发明内容

为实现不同Ba²⁺/Sr²⁺比钛酸锶钡铁电薄膜的可控制备，本发明的目的在于提供一种在钛基体表面制备不同Ba²⁺/Sr²⁺比钛酸锶钡铁电薄膜的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

在钛基体表面原位生长钛酸锶钡铁电薄膜的方法，包括以下步骤：

(1)对钛基体进行预处理；

(2)将预处理后的钛基体连接到阳极，置于微弧氧化电解液中进行微弧氧化，反应5～10min，在钛基体表面生成钛酸锶钡铁电薄膜；

所述微弧氧化电解液包括以下成分：

氢氧化钡 0.5mol/L～1.0mol/L

氢氧化锶 0mol/L～0.5mol/L

(3)将步骤(2)处理后的钛基体置于蒸馏水中浸泡1～2小时，最后烘干。