[发明专利]一种基于化学法制备自支撑BaTiO3

权利要求书

1.一种基于化学法制备自支撑BaTiO₃单晶薄膜的工艺，其特征在于，所述工艺采用化学旋涂的方式在单晶基片上制备牺牲层/氧化物钙钛矿外延结构，再利用牺牲层的可溶于水的特性，将其浸泡在去离子水中，充分溶解牺牲层后即可得

到自支撑BaTiO₃单晶薄膜。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺具体步骤如下：

S1)选取晶面取向为(001)的基片，备用；

S2)制备牺牲层前驱体溶液，备用；

S3)制备BaTiO₃前驱体溶液，备用；

S4)采用旋涂的方式将S2)得到的牺牲层前驱体溶液旋涂于S1)制备得到的基片上，热解后得到无定形膜结构，随后经退火得到目标厚度的单晶薄膜；

S5)再采用旋涂的方式将S3)得到的氧化物钙钛矿层前驱体溶液旋涂于S4)得到的单晶薄膜上，热解后得到无定形膜结构，随后经退火得到目标厚度的氧化物钙钛矿单晶薄膜，即牺牲层/氧化物钙钛矿外延结构；

S6)将S5)制得的多层外延结构浸泡于溶剂中溶解牺牲层，氧化物钙钛矿单晶薄膜得以释放，最终得到自支撑BaTiO₃单晶薄膜。

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述S2)的具体工艺为：

S2.1)将锶盐和铝盐加入溶剂一，加入稳定剂，稳定剂为超纯水，得到混合溶液；

S2.2)将混合溶液加热至40℃～80℃，搅拌1h～8h，得到浓度为0.10～0.5M的Sr₃Al₂O₆前驱体溶液。

4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述S3)的具体工艺为：

S3.1)将不含水的钡盐加入溶剂一中，在温度为80℃～150℃加热搅拌10min～60min得到混合溶液；

S3.2)将不含水的钛源加入S3.1)得到的混合溶液中，搅拌均匀，得到含钛混合溶液；

S3.2)将溶剂二加入S3.2)得到的含钛混合溶剂中，搅拌均匀，得到浓度为0.1M～0.5M的前驱体溶液，静置24h以上，充分水解、缩聚，即得到稳定的BaTiO₃前驱体溶液。

5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述锶盐和铝盐分别为醋酸锶和乙酰丙酮铝，所述溶剂一和溶剂二分别为醋酸和乙二醇甲醚。

6.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述S4)的具体工艺为：

S4.1)将S2)得到的牺牲层前驱体溶液用直径为0.20-0.50μm的滤头过滤，除去大颗粒，备用；

S4.2)将S1)得到的基片进行清洗、干燥，置于旋涂仪上；

S4.3)将经S4.1)处理得到的牺牲层前驱体溶液在旋涂转速为2000rpm～6000rpm，旋涂时间为10s～40s下，均匀的旋涂在S4.2)处理后的基片上，再在温度为100℃～300℃的加热台上热解5min～20min，得到无定形膜结构；

S4.4)将S4.3)得到的无定形膜结构在温度为650℃～900℃的退火炉中保温10min～60min，在空气中冷却至室温，得到目标厚度的Sr₃Al₂O₆单晶薄膜。