[发明专利]一种大面积印刷铁电极化的方法

说明书

本发明公开了一种大面积印刷铁电极化的方法，包括以下步骤：用酒精和丙酮清洗铁电薄膜表面并烘干；利用光刻技术将光刻胶按所需的图案涂在铁电薄膜表面；将表面按所需的图案涂有光刻胶的铁电薄膜利用一种用液体大面积翻转铁电薄膜极化的装置将没有用光刻胶覆盖的薄膜极化翻转，取出并吹干；利用丙酮清洗铁电薄膜表面的光刻胶并吹干。本发明实现了大面积的铁电极化的印刷，且印刷过程不会破坏铁电薄膜表面结构，极化翻转印刷处理过程简便，易于实现，且成本低廉，便于工业的广泛应用。

技术领域

本发明涉及氧化物薄膜材料技术领域。更具体地，涉及一种大面积印刷铁电极化的方法。

背景技术

铁电材料具有非易失的、电场可控的电极化和表面电荷，除了在微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域有广泛的应用前景，在工业化学催化、微流系统、药物传输系统研究和环境保护污水处理等领域也有着重要的应用前景。例如，2018年，铁电薄膜铁酸铋作为一种生物相容性很好的材料可以用于促进骨细胞增殖；利用铁电薄膜在液体中还可以实现药物输运。由于装载药物受到不同的极化方向的静电力的不同，有不同的分解速率，可以制作成自主的独立的器件来实现控制和释放药物；因此大面积快速印刷铁电薄膜纳米极化结构，及在液体中原位实现铁电极化翻转成为铁电材料广泛应用的重要基础。

目前制备铁电薄膜纳米极化结构的方法主要是利用扫描探针在铁电薄膜外加电压反转铁电极化。但利用探针制备纳米铁电极化畴结构耗时长，效率低，消耗能源，阻碍铁电薄膜的广泛应用。因此，如何实现大面积在微纳尺度实现铁电极化的印刷、且不会破坏铁电薄膜表面结构也是人们目前一直以来研究的一个重点。

因此，本发明提供了一种用液体大面积印刷铁电极化的方法及其应用。本发明的装置可以实现快速，高效，低能耗，可擦写的大面积印刷铁电薄膜纳米极化结构。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用液体大面积印刷铁电极化的方法。本方法实现了大面积的铁电薄膜纳米极化结构的可擦写的快速印刷，且翻转过程不会破坏铁电薄膜表面结构。

本发明的第二个目的在于提供一种当铁电薄膜为铁酸铋材料时大面积印刷铁电极化的方法。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种大面积印刷铁电极化的方法，所述方法包括如下步骤：

在衬底上形成底电极，在底电极上形成铁电薄膜；

用酒精和丙酮清洗铁电薄膜表面并烘干；

利用光刻技术将光刻胶按所需的图案涂在铁电薄膜表面；

将表面按所需的图案涂有光刻胶的铁电薄膜利用一种用液体大面积翻转铁电薄膜极化的装置(本申请中该装置是指申请号为201611145191.6的专利文件中公开的装置)将没有用光刻胶覆盖的薄膜极化翻转，取出并吹干；

利用丙酮清洗铁电薄膜表面的光刻胶并吹干。

优选地，利用光刻技术将光刻胶按所需的图案涂在铁电薄膜表面的具体步骤为：

将光刻胶溶液滴到铁电薄膜表面上；

利用旋涂法使光刻胶均匀的覆盖在铁电薄膜表面；

将表面涂有光刻胶的铁电薄膜放置在加热板上烘干；

利用软件设计光刻纳米铁电极化结构图案；

将烘干的铁电薄膜置于激光直写设备内曝光；

将曝光后的铁电薄膜浸泡在显影液中进行显影。

优选地，进行极化翻转的具体步骤为：

将铁电薄膜底电极通过导线接地，将对电极、衬底、底电极和铁电薄膜放置在液体中；