[发明专利]一种并联结构的BST/MgO挠曲电复合薄膜及其制备方法

摘要

本发明公开了一种并联结构的BST/MgO挠曲电复合薄膜及其制备方法，通过溶胶–凝胶法制备，制备了BST溶胶pH值在3.5～4.3和MgO溶胶，使用匀胶机在Pt/Ti/SiO2/Si基片上旋涂BST溶胶、烧结形成BST薄膜；然后喷镀电极；在电极上旋涂MgO溶胶、烧结形成MgO薄膜；然后喷镀电极；在电极上旋涂BST溶胶，最后将其放入退火炉中干燥、热处理、烧结、并喷镀电极，其中烧结温度为800℃，保温时间在5～60min，最终得到BST/MgO挠曲电复合薄膜，其结构等效于两个薄膜电容器并联连接，解决了单层BST薄膜挠曲电系数相对较低的问题。BST层为挠曲电功能层，而MgO层由于挠曲电性能很弱，为非功能层。本发明表面无明显的微裂纹，具有高的挠曲电性能，能应用于微型传感器件中。

主权项

一种并联结构的BST/MgO挠曲电复合薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，制备BST溶胶：将乙酸钡、乙酸锶、乙酸钇溶解于70℃的乙酸中，标记为A液；称取钛酸正四丁酯、乙酰丙酮溶解于乙二醇甲醚中，磁力搅拌30min后标为B液，将B液缓缓倒入到A液中，加入乙二醇，磁力搅拌2h后，加入乙酸调节pH值为3.5～4.3，获得所述的BST溶胶，其中乙酸钡、乙酸锶、钛酸正四丁酯、乙酰丙酮的摩尔比为0.65:0.35:1:2；乙酸钇的含量占整个BST溶胶的1mol％；乙酸、乙二醇的体积比为3:1；步骤二，制备MgO溶胶：将乙酸镁溶解于乙酸中得到澄清溶液，磁力搅拌30min后加入乙酰丙酮，使之与Mg2+形成环状Mg(CH3COO)2‑xACx从而抑制Mg2+过度水解；再继续加入丙三醇磁力搅拌20min，利用丙三醇用来防止水解形成的Mg(OH)2‑xACx过度聚合；进一步加入PVA溶液以调整粘度，且用以提高薄膜在热处理时的塑性，减少薄膜的开裂；最后再陈化24h得到MgO溶胶；所述乙酰丙酮、乙酸镁的摩尔比为2:1；丙三醇、乙酸的摩尔比为1:3；PVA溶液质量分数为5％；步骤三，制备BST薄膜：使用KW‑4A型匀胶机在Si/SiO2/Ti/Pt基片上涂膜，转速为2500r/min，时间为10s；将旋涂好的薄膜在100℃下保温10分钟，随后在400℃热处理30min，重复上述步骤5～6次后，置于高温炉中在800℃下退火15min，得到BST薄膜A；步骤四，制备MgO薄膜：在所述步骤三中制得的BST薄膜上喷镀电极，然后在电极上旋涂MgO溶胶，转速为2000r/min，时间为20s，再在120℃下保温20min，350℃下热处理30min，重复以上步骤达到所需的MgO薄膜厚度，最后在800℃下退火15min，得到MgO薄膜；步骤五，制备第二层BST薄膜：在上述步骤四中制得的MgO薄膜A上喷镀电极，然后在电极上旋涂溶胶，转速为2500r/min，时间为10s；将旋涂好的薄膜在100℃下保温10分钟，随后在400℃热处理30min，重复上述步骤5～6次后置于高温炉中在800℃下退火时间为5～60min后得MgO薄膜B；步骤六，制备并联结构的BST/MgO挠曲电复合薄膜：在所述步骤五中制得的BST薄膜B上喷镀电极，即得到并联结构的BST/MgO挠曲电复合薄膜。