[发明专利]一种三明治结构介电储能复合薄膜的制备方法

说明书

一种三明治结构介电储能复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1，在SrTiO₃基底上，依次沉积SrAlO₃、BaTiO₃，采用旋涂工艺在BaTiO₃上制备PVDF膜，采用磁控溅射的方法在PVDF膜上沉积Au作为底电极；步骤2，在Si基底上，采用流延工艺制备厚度为大约20μm的PVDF；步骤3，采用热压工艺将SrTiO₃基底有Au面和Si基底PVDF面压合，将BaTiO₃以上的膜全部转移到Si基底上；步骤4，在BaTiO₃上采用旋涂工艺制备PVDF膜，再利用掩膜版，采用磁控溅射技术在PVDF上沉积Au作为顶电极，得到三明治结构复合薄膜。本发明采用的无机铁电材料为外延的BaTiO₃薄膜，与传统的BaTiO₃颗粒具有显著差异，此外，该工艺为进一步降低复合材料漏导电流提供了新思路。

技术领域

本发明属于介电储能复合薄膜的制备技术领域，特别涉及一种三明治结构介电储能复合薄膜的制备方法。

背景技术

小型化、高性能和便携性是消费电子未来的发展方向，电路中元器件的高度集成为这一发展提供了解决方案，因此，对于介电储能材料的要求也更加苛刻。PVDF和BaTiO3作为典型的有机和无机介电储能材料，常被国内外研究者们将二者复合，制备出即具有高的储能性能又具有不错的机械性能的复合材料以满足市场的需要。传统的复合材料通常是将无机颗粒添加到有机聚合溶剂中，再经过流延成型，然而这样会出现陶瓷颗粒团聚、聚合物和陶瓷界面处缺陷多、材料中容易形成导电通路导致击穿降低、陶瓷颗粒的铁电性能难以发挥到极致。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三明治结构介电储能复合薄膜的制备方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种三明治结构介电储能复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在SrTiO₃基底上，采用脉冲激光沉积的方法依次沉积SrAlO₃、BaTiO₃，采用旋涂工艺在BaTiO₃上制备聚偏氟乙烯(PVDF)膜，采用磁控溅射的方法在PVDF膜上沉积Au作为底电极；

步骤2，在Si基底上，采用流延工艺制备厚度为20μm的PVDF；

步骤3，采用热压工艺将SrTiO₃基底有Au面和Si基底PVDF面压合，放到去离子水浸泡将SrAlO₃溶解，得以将BaTiO₃以上的膜全部转移到Si基底上；

步骤4，在BaTiO₃上采用旋涂工艺制备PVDF膜，再采用磁控溅射技术在PVDF上沉积Au作为顶电极，得到三明治结构复合薄膜。

进一步的，步骤1中，脉冲激光的能量为1.5W～1.6W，频率为3Hz～4Hz，SrAlO₃和BaTiO₃沉积温度为700℃～800℃，氧压为15Pa～30Pa，靶基距为4.5cm～5.5cm，时间为10min～20min。

进一步的，步骤1中，PVDF溶胶的浓度为0.1g/ml～0.2g/ml，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺，旋涂速率为2000～3000rpm。

进一步的，步骤1中，磁控溅射Au的时间为10min～20min，电流为5mA～10mA。

进一步的，步骤2中，PVDF溶胶的浓度为0.1g/ml～0.2g/ml，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。

进一步的，步骤3中，热压的温度为150℃～200℃，时间为20min～30min，浸泡时间为18h～24h。