[发明专利]高储能密度的钛酸铋钠基电介质薄膜及其制备方法和应用有效
| 申请号： | 201810171649.8 | 申请日： | 2018-03-01 |
| 公开（公告）号： | CN108395245B | 公开（公告）日： | 2021-10-08 |
| 发明（设计）人： | 翟继卫;陈盼;沈波 | 申请（专利权）人： | 同济大学 |
| 主分类号： | C04B35/475 | 分类号： | C04B35/475;C04B35/622;H01G4/12 |
| 代理公司： | 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 | 代理人： | 陈亮 |
| 地址： | 200092 *** | 国省代码： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 高储能 密度 钛酸铋钠基 电介质 薄膜 及其 制备 方法 应用 | ||
1.高储能密度的钛酸铋钠基电介质薄膜，其特征在于，该电介质薄膜的化学组成为Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-xSrZrO3，其中x=0.20， x为摩尔份量；所述的电介质薄膜的厚度为500~600nm；
采用以下步骤制备：
（1）按照组成的化学计量比称取乙酸钠，乙酸钾，硝酸铋，锆酸锶溶于乙酸，搅拌并加热至沸腾20~30分钟制得溶液A；
（2）按照组成的化学计量比称取钛酸四丁酯，并称取乙酰丙酮将钛酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，搅拌并加热至40~60oC，搅拌20~30分钟制得溶液B；
（3）将溶液A和溶液B混合，使用乙酸调整混合溶液的浓度，使用氨水调节混合溶液的酸碱度，并在40~60oC下搅拌200~400分钟制得Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-xSrZrO3前驱体溶液；
（4）依次用丙酮，蒸馏水和乙醇清洗基片，然后用高纯氮气将基片吹干，所述的基片为Pt/Ti/SiO2/Si基片；
（5）用旋涂法将步骤（3）中制得的前驱体溶液涂覆在基片上，即制备得到高储能密度钛酸铋钠基电介质薄膜；
步骤（5）的旋涂法采用以下步骤：
（a）在基片上旋转涂覆一层前驱体溶液，转速为3000转/秒，时间为30秒；
（b）将步骤（a）后所得的薄膜依次在管式炉中150oC处理5分钟，350oC处理5分钟，700oC处理10分钟；
（c）重复步骤（b）直至获得所需厚度的薄膜，最终在600~750oC退火处理60~120分钟，制得高储能密度钛酸铋钠基电介质薄膜。
2.如权利要求1所述的高储能密度的钛酸铋钠基电介质薄膜的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：
（1）按照组成的化学计量比称取乙酸钠，乙酸钾，硝酸铋，锆酸锶溶于乙酸，搅拌并加热至沸腾20~30分钟制得溶液A；
（2）按照组成的化学计量比称取钛酸四丁酯，并称取乙酰丙酮将钛酸四丁酯溶于乙二醇甲醚，搅拌并加热至40~60oC，搅拌20~30分钟制得溶液B；
（3）将溶液A和溶液B混合，使用乙酸调整混合溶液的浓度，使用氨水调节混合溶液的酸碱度，并在40~60oC下搅拌200~400分钟制得Bi0.5(Na0.8K0.2)0.5TiO3-xSrZrO3前驱体溶液；
（4）依次用丙酮，蒸馏水和乙醇清洗基片，然后用高纯氮气将基片吹干；
（5）用旋涂法将步骤（3）中制得的前驱体溶液涂覆在基片上，即制备得到高储能密度钛酸铋钠基电介质薄膜；
步骤（5）的旋涂法采用以下步骤：
（a）在基片上旋转涂覆一层前驱体溶液，转速为3000转/秒，时间为30秒；
（b）将步骤（a）后所得的薄膜依次在管式炉中150oC处理5分钟，350oC处理5分钟，700oC处理10分钟；
（c）重复步骤（b）直至获得所需厚度的薄膜，最终在600~750oC退火处理60~120分钟，制得高储能密度钛酸铋钠基电介质薄膜。
3.根据权利要求2所述的高储能密度的钛酸铋钠基电介质薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（3）中混合溶液的浓度调整至0.2~0.4M。
4.根据权利要求2所述的高储能密度的钛酸铋钠基电介质薄膜的制备方法，其特征在于，所述的基片为Pt/Ti/SiO2/Si基片。
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