[发明专利]一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料及其制备方法

权利要求书

1.一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于，包括：柔性衬底（1）、形成于所述柔性衬底（1）上的缓冲层（2）、形成于所述缓冲层（2）上的底电极层（3）、以及形成于所述底电极层（3）上的复合铁电层（4）；

所述复合铁电层（4）为基于所述底电极层（3）上生长的具有铁电性的多层复合结构，所述多层复合结构包括依次叠加生长于所述底电极层（3）上的下层和上层，所述复合铁电层（4）由所述多层复合结构重复多周期叠加形成。

2.根据权利要求1所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于：所述柔性衬底（1）为白云母衬底。

3.根据权利要求1所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于：所述缓冲层（2）为基于所述柔性衬底（1）上生长的CoFeO₄（CFO）层。

4.根据权利要求1所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于：所述底电极层（3）为基于所述缓冲层（2）上生长的SrRuO₃（SRO）层。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于：所述下层的组成元素包括Bi、Nd和Ti，所述上层的组成元素包括Sr和Ti。

6.根据权利要求5所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于：所述多层复合结构为（Bi_4-xNd_x）Ti₃O₁₂（BNT）-SrTiO₃（STO）双层结构，其中x=0.5~1。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于：所述缓冲层（2）的厚度小于所述底电极层（3）的厚度，所述复合铁电层（4）中的上层的总厚度小于所述底电极层（3）的厚度，所述复合铁电层（4）中的下层为所述复合铁电层（4）的主要层，所述下层的总厚度占所述复合铁电层（4）总厚度的85%~95%。

8.根据权利要求7所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于：所述柔性衬底（1）的厚度为20~35nm，所述缓冲层（2）的厚度为5~20nm，所述底电极层（3）的厚度为20~30nm，所述复合铁电层（4）中的上层的总厚度为5~20nm，所述复合铁电层（4）中的下层的总厚度为220~260nm。

9.根据权利要求8所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料，其特征在于：所述柔性衬底（1）的厚度为27~29nm，所述缓冲层（2）的厚度为5~10nm，所述底电极层（3）的厚度为25~30nm，所述复合铁电层（4）中的上层的总厚度为5~10nm，所述复合铁电层（4）中的下层的总厚度为220~240nm。

10.权利要求1-9中任一项所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选取柔性衬底；

（2）在柔性衬底上生成缓冲层；

（3）在缓冲层上生成底电极层；

（4）在底电极层上生成具有铁电性的复合铁电层，复合铁电层由具有下层和上层的多层复合结构薄膜重复多周期叠加形成。

11.根据权利要求10所述的一种耐疲劳耐高温的柔性无铅铁电储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选取白云母作为柔性衬底；

（2）在柔性衬底上生成CFO层作为缓冲层；

（3）在CFO缓冲层上生成SRO层作为底电极层；

（4）在SRO底电极层上重复多周期生成多层BNT-STO层，多层BNT-STO层叠加形成复合铁电层，得到柔性无铅铁电储能材料。