[实用新型]一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备

说明书

本实用新型公开了一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备，属于压电材料极化技术领域。该极化设备包括支撑结构、金属旋转基板、待极化件、上源极、上栅极、下源极、下栅极。本实用新型在待极化件的上下两侧设置双栅极结构，能够产生更大的极化电场，使压电薄膜中的电畴更快完成取向排列，提升了极化速度，减少了极化处理的时间；上源极和下源极采用圆形实心金属板，上栅极和下栅极采用设置有均匀网格结构的金属圆盘，增加了放电位置的数量，提高了等离子体的产生效率，进一步减少了极化时间；此外，通过设置金属旋转基板，保证了压电薄膜极化的均匀性。

技术领域

本实用新型属于压电材料极化技术领域，具体涉及一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备。

背景技术

近年来，压电薄膜在第三代超声波指纹识别、车载雨水传感器以及电子皮肤等领域的应用非常广泛，而其制备过程中的极化工艺是必不可少且直接影响其压电性能的关键步骤之一。

极化前压电薄膜中的碳氟键沿着分子链随机排布，方向不确定，存在碳氟键极性相反抵消的情况，使压电薄膜宏观上看没有压电性，因此需要通过极化工艺使碳氟键向着一个方向排布。

常规极化工艺中，采用钨针丝通过尖端放电产生电场，将空气电离产生正负电荷，电荷堆积在压电薄膜上表面，将压电薄膜的下表面接地，以此在薄膜中形成电场。然而，该极化工艺存在一定的劣势，主要有以下方面：①放电的面积有限，如果压电薄膜面积很大，会由于边界效应造成压电性质的不均匀。②放电需要放在硅油等介质里，并借助高温等环境辅助进行极化，对环境与材料的要求高。③需要大约20000V电压，容易将压电薄膜以及基底上的电路被击穿，导致待极化件的损坏，使良品率下降。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备，包括：支撑结构、金属旋转基板、待极化件、上源极、上栅极、下源极、下栅极；

所述支撑结构作为双栅极极化设备的支撑底座；

所述金属旋转基板设置于支撑结构的上方，且能够关于其中心点转动；

所述待极化件，放置于所述金属旋转基板的上表面，随所述金属旋转基板转动；

所述上源极和所述下源极为结构相同的圆形实心金属板；

所述上栅极和所述下栅极为设置有均匀网格结构的金属圆盘；

所述上栅极位于所述待极化件的正上方，所述下栅极位于所述待极化件的正下方；

所述上源极位于所述上栅极的正上方，所述下源极位于所述下栅极的正下方。

进一步地，所述上源极与所述上栅极之间的间距和所述下源极与所述下栅极之间的间距相同，该间距取值范围为1-2mm。

进一步地，所述待极化件与所述上栅极、所述下栅极的距离相同，该距离取值范围为10－25mm。

进一步地，所述上栅极和所述下栅极的网格结构形状为正方形，正方形的边长取值范围为1－10mm。

进一步地，所述待极化件包括玻璃基底及位于其上表面的压电薄膜。

进一步地，所述金属旋转基板的旋转速度为5-10r/min。

进一步地，所述金属旋转基板的直径取值范围为50-100cm。

进一步地，所述上源极、下源极、上栅极、下栅极的直径相同，取值范围为60-120cm。

本实用新型具有两种工作模式：