一种光致伸缩复合膜及其制作的光驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种光致伸缩复合膜及其制作的光驱动器，该复合膜依次由衬底层、下电极层、压电材料层、中间电极层、光伏材料层和顶电极层组成，将压电材料和光伏材料制成薄膜形式，有利于减小光驱动器的尺寸；将压电薄膜和光伏薄膜制成复合膜，分别增强光伏材料层的光电效应和压电材料层的逆压电效应，从而有利于提高光驱动器的光致伸缩效应。本发明专利技术的光驱动器的下电极的截面设计为L形，将压电材料层、光伏材料层和顶电极层设置在L型腔内并与下电极连接，实现底电极和顶电极层的无导线导通，进一步有利于减少光驱动器的尺寸，可使光驱动器更美观。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光致伸缩复合膜领域，具体涉及一种光致伸缩复合膜及其制作的光驱动器。
技术介绍
与电、磁驱动相比，光驱动器由于具有无电磁噪音干扰和无需外加电/磁场，且可实现无线远程控制、便于器件的轻量化、小型化、集成化等优点而备受青睐，可用于微机电与微光机电系统驱动。光驱动器基于材料的光致伸缩效应工作，该类材料主要有半导体、铁电陶瓷、有机聚合物。其中，铁电陶瓷具有制备简单、成本较低、光致伸缩效应较强等优点，其光致伸缩效应是光伏效应与逆压电效应的耦合(即在光照下由于铁电材料的光伏效应而产生光生电压，然后在该电压提供的电场作用下，由于铁电材料的逆压电效应而产生形变)。光致伸缩驱动器通过组成调控、尺寸调控、测试条件优化等可以在一定程度上提高铁电材料的光致形变，但为了进一步提高光致伸缩驱动器的性能以满足飞行器等的要求，大幅增强铁电材料的光致伸缩效应(增大光生电压和压电系数)仍是一个重要而且急待解决的问题。光生电压和压电系数对材料尺度的要求是矛盾的，这是造成铁电材料光致伸缩效果不显著的重要原因。
技术实现思路
为了提高光驱动器的光致伸缩性能，本专利技术提供了一种光致伸缩膜以及其制作的光驱动器。一种光致伸缩复合膜，包括:—衬底层；一底电极层，生长在衬底层上；一压电材料层，沉积在底电极层上；一中间电极层，沉积在压电材料层上；一光伏材料层，沉积在中间电极层上；一顶电极层，沉积在光伏材料层上，选用透光的导电材料制成。进一步，所述衬底层选用SrT13基片、娃基片、钼基片其中一种。进一步，所述底电极层和中间电极层选用SrRuOpl1?钛矿型LaN13其中一种制成；所述顶电极层选用铟锡氧化物(ITO)、锡氟氧化物(FTO)、锌铝氧化物(AZO)中的一种制成。进一步，所述压电材料层选用Pb (ZrxTih)O3OKxUh钛酸铅(PbT13)、钛酸钡(BaT13)其中一种制成。进一步，所述光伏材料层选用PVxLaxZivyTiyO3(0〈x〈I，0〈y〈I)，钛酸钡(BaT13)、铁酸铋(BiFeO3)铁电材料中的一种制成。基于上述光致伸缩复合膜制作的光驱动器，包括:—衬底层；一底电极，生长在衬底层上；一压电材料层，沉积在底电极上；一中间电极层，沉积在压电材料层上；一光伏材料层，沉积在中间电极层上；一顶电极层，沉积在光伏材料层上，选用透光的导电材料制成；所述底电极的一端向上延伸分别与压电材料层、光伏材料层和顶电极层连接；所述光伏材料层与底电极层连接的一端向下延伸至压电材料层表面，用于将中间电极层与底电极隔开。进一步，所述衬底层选用SrT13基片、娃基片、钼基片其中一种。进一步，所述底电极和中间电极层选用SrRuOpl1?钛矿型LaN13其中一种制成；所述顶电极层选用铟锡氧化物(ITO)、锡氟氧化物(FTO)、锌铝氧化物(AZO)中的一种制成。进一步，所述压电材料层选用Pb (ZrxTih)O3OKxUh钛酸铅(PbT13)、钛酸钡(BaT13)其中一种制成。进一步，所述光伏材料层选用PVxLaxZivyTiyO3 (0〈x〈I，0〈y〈I)，钛酸钡(BaT13)、铁酸铋(BiFeO3)铁电材料中的一种制成。本专利技术的有益效果:本专利技术的光致伸缩复合膜，选用光伏效应显著的光伏材料层为压电材料层提供电场，制作单独的光伏材料层和压电材料层，从而可增加光伏材料层的薄膜厚度，有利于获得更大的光生电压；同时减小压电材料层的薄膜厚度，提高其压电系数；本专利技术将光伏材料层和压电材料层进行复合，能够提高压电材料层的光致伸缩效应，即光致形变。基于光致伸缩复合膜制作的光驱动器，不仅能有较高的光致伸缩效应；同时底电极的截面设计为L形将压电材料层、光伏材料层和顶电极层连接，实现底电极和顶电极层的无导线导通，有利于减小光驱动器的尺寸，也使光驱动器更加美观；同时压电材料和光伏材料为薄膜形式制作成光驱动器，也有利于减小光驱动器的尺寸。【附图说明】图1是本专利技术的光致伸缩膜；图2是本专利技术的光驱动器的剖视图。附图标记1、1’_衬底层；2-下电极层；2’-下电极；3、3’_中间电极层；4、4’ -压电材料层；5、5’ -中间电极层； 6、6’ -顶电极层。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作详细描述。如图1所示，一种光致伸缩复合膜，包括:—衬底层I ;一底电极层2，生长在衬底层I上，用于测量光伏材料层5的光生电压和压电材料层3的压电性能；一压电材料层3，沉积在底电极层2上，在光伏材料层5产生的电压下发生形变；一中间电极层4，沉积在压电材料层3上，用于与上电极层6 —起将光照下光伏材料层5中产生的电压传输到压电材料层3上；一光伏材料层5，沉积在中间电极层4上，用于将光能转化为电能为压电材料层3提供电压；一顶电极层6，沉积在光伏材料层5上，选用透光的导电材料制成，用于将光线透射到光伏材料层5，同时与底电极层2连通，将光照下光伏材料层5中产生的电压传输到压电材料层3使其发生形变。所述衬底层I选用SrT13基片、硅基片、铂基片其中一种，优选SrT1 3。所述底电极层2和中间电极4层选用SrRuO3、钙钛矿型LaN13其中一种制成，优选 SrRuO3。所述压电材料层3选用Pb (ZrxTi1J O3 (0〈χ〈1，简写为PZT)、钛酸铅(PbT13)、钛酸钡(BaT13)其中一种制成，优选 Pb (Zra52Tia48) 03。所述光伏材料层5选用PlvxLaxZivyTiyO3 (0〈x〈 I，0〈y〈 I，简写为PLZT)，钛酸钡(BaT13)、铁酸铋(BiFeO3)铁电材料中的一种制成，优选 Pb0.97La0.03Zr0.52Ti0.4803o所述顶电极层6选用铟锡氧化物(ITO)、锡氟氧化物(FTO)、锌铝氧化物(AZO)中的一种制成，优选ΙΤ0。上述的光致伸缩薄膜，如果将31^1103单晶作为衬底，则衬底SrT1 3可以不要。考虑到SrRuO3单晶比较昂贵，而SrT1 3比较廉价，本实例选择SrT1 3单晶作为衬底。上述光致伸缩复合膜制备:首先采用磁控溅射法在具有(001)取向的STO单晶衬底上生长底电极SRO薄膜，然后通过改变沉积温度、功率、时间，在SRO底电极上溅射沉积Pb (Zr0.52Ti0.48) (V薄膜，最后将其进行快速退火。采用同样技术在Pb (Zr0.52Ti0.48) (当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光致伸缩复合膜，其特征在于：包括：一衬底层；一底电极层，生长在衬底层上；一压电材料层，沉积在底电极层上；一中间电极层，沉积在压电材料层上；一光伏材料层，沉积在中间电极层上；一顶电极层，沉积在光伏材料层上，选用透光的导电材料制成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，符春林，高荣礼，蔡苇，邓小玲，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆;85