本發(fā)明屬于柔性壓電納米能量收集器及其制備，具體涉及一種柔性無機多層鐵電薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、柔性壓電納米能量收集器因其在為可穿戴電子設(shè)備供電方面的巨大優(yōu)勢而成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點，隨著便攜式可穿戴智能設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，微型化、低功耗的可穿戴電子設(shè)備的自主供電技術(shù)吸引了國內(nèi)外廣泛的研究興趣。當(dāng)前電子器件面臨擊穿場強低、能量損耗大、樣品質(zhì)量差等缺點，常見的壓電陶瓷需要復(fù)雜的高溫?zé)Y(jié)工藝，且較大的剛度限制了其在柔性可穿戴電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用。實現(xiàn)無機鐵電薄膜材料的柔性化可以將這些材料的性能優(yōu)勢進一步應(yīng)用到可穿戴電子器件中，是下一代可穿戴電子器件領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是要解決當(dāng)前電子器件面臨擊穿場強低、能量損耗大、樣品質(zhì)量差和柔性差的問題，而提供一種柔性無機多層鐵電薄膜及其制備方法。

2、一種柔性無機多層鐵電薄膜由鋯鈦酸鉛層(pb0.52zr0.48tio3)和誘導(dǎo)層復(fù)合而成；所述的誘導(dǎo)層為鎳酸鑭(lanio3)或鐵酸鈷(cofe2o4)。

3、鋯鈦酸鉛層縮寫為：pzt；鎳酸鑭縮寫為：lno；鐵酸鈷縮寫為：cfo。

4、一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

5、一、制備前驅(qū)體溶液：

6、①、利用溶膠-凝膠工藝制備鋯鈦酸鉛層前驅(qū)體溶液；

7、步驟一①中所述的鋯鈦酸鉛層前驅(qū)體溶液的濃度為0.25mol/l～0.4mol/l；

8、②、利用溶膠-凝膠工藝制備誘導(dǎo)層前驅(qū)體溶液；

9、步驟一②中所述的誘導(dǎo)層為鎳酸鑭時，誘導(dǎo)層前驅(qū)體溶液的濃度為0.05mol/l～0.15mol/l；

10、步驟一②中所述的誘導(dǎo)層為鐵酸鈷時，誘導(dǎo)層前驅(qū)體溶液的濃度為0.15mol/l～0.25mol/l；

11、二、利用旋涂法將鋯鈦酸鉛層前驅(qū)體溶液和誘導(dǎo)層前驅(qū)體溶液逐層旋涂在雙面拋光的藍(lán)寶石基底上，然后進行快速退火處理，在藍(lán)寶石基底上得到多層鐵電薄膜；

12、三、首先采用紫外光輻照多層鐵電薄膜和聚對苯二甲酸乙二酯一段時間，然后在多層鐵電薄膜的表面旋涂聚氨酯粘合劑，再對聚氨酯粘合劑進行紫外光輻照，最后將聚對苯二甲酸乙二酯放到多層鐵電薄膜上，紫外光輻照一段時間，使藍(lán)寶石基底上的多層鐵電薄膜附著在聚對苯二甲酸乙二酯上；

13、四、采用xecl準(zhǔn)分子激光器照射藍(lán)寶石基底的背面，使多層鐵電薄膜與藍(lán)寶石基底之間的表面蒸發(fā)，多層鐵電薄膜脫離藍(lán)寶石基底，轉(zhuǎn)移到聚對苯二甲酸乙二酯上，得到表面為多層鐵電薄膜的pet基底；

14、五、采用磁控濺射技術(shù)在pet基底上多層鐵電薄膜的表面生長叉指電極，再在其表面覆蓋一層鈍化層，得到柔性無機多層鐵電薄膜。

15、本發(fā)明的原理：

16、本發(fā)明利用溶膠凝膠法制備鋯鈦酸鉛層前驅(qū)體溶液和誘導(dǎo)層前驅(qū)體溶液，通過對鋯鈦酸鉛層和誘導(dǎo)層的結(jié)構(gòu)設(shè)計提升多層薄膜的質(zhì)量，顯著提升了多層薄膜的擊穿場強和降低了薄膜的能量損耗。同時，利用激光剝離的新工藝實現(xiàn)多層薄膜的柔性化制備，在柔性納米能量收集等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用前景。

17、本發(fā)明有益效果：

18、(1)、本發(fā)明采用退火處理工藝制備的柔性多層鐵電薄膜結(jié)晶良好；

19、(2)、引入鎳酸鑭(lno)誘導(dǎo)層后，柔性無機多層鐵電薄膜的(100)和(200)衍射峰強度明顯提升，引入鐵酸鈷(cfo)誘導(dǎo)層后，柔性無機多層鐵電薄膜的衍射峰強度變化不明顯；

20、(3)、本發(fā)明的制備工藝流程簡便，方法新穎，制備過程環(huán)保無污染，適用于規(guī)?；a(chǎn)；

21、(4)、本發(fā)明制備的柔性無機多層鐵電薄膜能夠有效降低能量損耗，提升薄膜的擊穿場強，提升電子器件的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種柔性無機多層鐵電薄膜，其特征在于所述柔性無機多層鐵電薄膜由鋯鈦酸鉛層和誘導(dǎo)層復(fù)合而成；所述的誘導(dǎo)層為鎳酸鑭或鐵酸鈷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜，其特征在于所述的柔性無機多層鐵電薄膜的厚度為0.8μm～1.2μm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，其特征在于所述制備方法具體是按以下步驟完成的：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，其特征在于步驟一①中利用溶膠-凝膠工藝制備鋯鈦酸鉛層前驅(qū)體溶液，具體是按以下步驟完成的：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，其特征在于步驟一②中利用溶膠-凝膠工藝制備誘導(dǎo)層前驅(qū)體溶液，具體是按以下步驟完成的：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，其特征在于步驟二中所述的退火處理的溫度為650℃～750℃，退火處理的時間為5min～10min。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，其特征在于步驟三中所述的聚對苯二甲酸乙二酯的厚度為40μm～60μm；步驟三中首先采用紫外光輻照多層鐵電薄膜和聚對苯二甲酸乙二酯50min～70min；步驟三中將聚對苯二甲酸乙二酯放到多層鐵電薄膜上，紫外光輻照50min～70min。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，其特征在于步驟四中所述的xecl準(zhǔn)分子激光器的波長為308nm，掃描頻率為9hz，光子能量為4.03ev；步驟四中xecl準(zhǔn)分子激光器照射藍(lán)寶石基底的時間為5min～10min。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，其特征在于步驟五中所述的叉指電極為cr電極和au電極；采用磁控濺射技術(shù)在pet基底上多層鐵電薄膜的表面先沉積cr電極，再沉積au電極；所述的cr電極的厚度為15nm～30nm，au電極的厚度為120nm～150nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性無機多層鐵電薄膜的制備方法，其特征在于步驟五中所述的鈍化層為聚氨酯或環(huán)氧樹脂；步驟五中所述的叉指電極的指寬為80μm～120μm，指間距為1mm～3mm。

技術(shù)總結(jié)
一種柔性無機多層鐵電薄膜及其制備方法，它屬于柔性壓電納米能量收集器及其制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是要解決當(dāng)前電子器件面臨擊穿場強低、能量損耗大、樣品質(zhì)量差和柔性差的問題。發(fā)明采用溶膠?凝膠法結(jié)合旋涂退火工藝在藍(lán)寶石襯底上制備了無機多層鐵電薄膜，然后利用激光剝離工藝將無機多層鐵電薄膜轉(zhuǎn)移到聚對苯二甲酸乙二酯的柔性襯底上，實現(xiàn)了無機薄膜的柔性化制備。本發(fā)明提供的制備工藝流程簡便，方法新穎，制備過程環(huán)保無污染，適用于規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明制備的柔性無機多層鐵電薄膜能夠有效降低能量損耗，提升薄膜的擊穿場強，提升電子器件的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：張?zhí)鞐?殷超,張昌海,遲慶國
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19