一种柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备方法，先将铜箔柔性衬底和Sb掺杂的SnO2即ATO靶材装入脉冲激光沉积系统的靶头上；再将脉冲激光沉积系统的本底真空度抽至3.0×10‑3Pa以下，沉积得到50～1000nm厚的ATO薄膜层；再将BTS和BZT靶材分别装入脉冲激光沉积系统的靶头上，沉积得到100～500nm的BTS、BZT和BTS薄膜层，然后取出制品，在BTS薄膜和底电极ATO层表面上制备金属电极，实现柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的整体制备。本发明专利技术介电调谐率≥50％@100kHz，介电损耗≤0.01，在柔性曲率半径为5.0mm时，性能变化率≤10％，器件性能优良，适合在柔性电子技术中应用。
【技术实现步骤摘要】
一种柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备方法
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备方法。
技术介绍
柔性电子技术作为一场全新的电子技术革命，是当今最令人激动和最有前景的电子技术之一，受到学术界和工业界的广泛关注。近年来,发达国家纷纷制定了针对柔性电子的重大研究计划，如美国FDCASU计划、欧盟第七框架计划、日本TRADIM计划等。我国科技部也将柔性电子列为重要的科技发展领域。柔性电子以其独特的柔性/延展性、轻便型以及高效的制造工艺，具有广泛的应用前景。具体可应用于信息领域如柔性电子显示器、可弯曲折叠手机、柔性射频/微波电路等；能源领域如柔性太阳能电池、锂离子电池等；健康医疗如人造器官、“人联网”工程；穿戴式智能设备用于航空宇航、深海探测等；军事国防上柔性电子技术可实现智能皮肤、单兵通信、隐身的功能，提高战场作战的机动性和隐蔽性。变容管作为柔性电子技术的一种重要组成器件，其柔性化也愈来越收到关注，并且实现其柔性化也愈来越迫切。BaZr0.2Ti0.8O3(BZT)薄膜是当前最受关注的介电可调氧化物薄膜材料，但BZT薄膜的介电损耗较高(≥0.01)，限制了其实际应用。BaSn0.15Ti0.85O3(BTS)薄膜具有高的介电调谐率和更低的介电损耗。因此，本专利技术将BTS与BZT薄膜复合制备性能优良的柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管，以满足柔性电子技术的应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服现有技术中介电调谐性能的不足，利用脉冲激光沉积技术，提供一种性能优良的柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备方法。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备方法，其包括如下：(1)将铜箔表面清洗干净放入脉冲激光沉积系统腔体内的样品台上，作为柔性衬底；(2)将Sb掺杂的SnO2即ATO靶材装入脉冲激光沉积系统的靶头上；靶材与衬底的距离为40～90mm；Sb的掺杂的质量百分比含量为0＜Sb≤30％；(3)将脉冲激光沉积系统的本底真空度抽至3.0×10-3Pa以下，通入大于0且小于、等于50Pa的氧气作为生长气体，衬底温度为200℃到700℃，进行沉积得到50～1000nm厚的ATO薄膜层；(4)取出衬底，在ATO层表面用掩模版遮盖，留出底电极位置后，再将其放入脉冲激光沉积系统的样品台上；(5)将BTS和BZT靶材分别装入脉冲激光沉积系统的靶头上。(6)将脉冲激光沉积系统的本底真空抽至1.0×10-3Pa以下，然后加热衬底至400～700℃，使用0～50Pa的O2作为生长气体，进行沉积得到BTS薄膜层，薄膜厚度为100～500nm；然后使用0～50Pa的O2作为生长气体，进行沉积得到BZT薄膜层，薄膜厚度为100nm-500nm；最后再使用0～50Pa的O2作为生长气体，进行沉积得到BTS薄膜层，薄膜厚度为100～500nm；(7)取出样品，在BTS薄膜和底电极ATO层表面上利用掩膜版制备金属电极，实现柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的整体制备。所述步骤(1)的铜箔厚度为1微米-1毫米，纯度≥98％，表面粗糙度≤300纳米。所述步骤(2)的Sb掺杂的质量百分比含量为3～20％。所述步骤(2)或步骤(5)的靶材是按照常规制备方法自制或者任意市售的产品。所述步骤(3)或步骤(6)的ATO、BTS、BZT或BTS薄膜层的厚度通过调节制备工艺参数或沉积时间来控制。本专利技术利用脉冲激光沉积技术制备的柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的介电调谐率≥50％@100kHz，介电损耗≤0.01，在柔性曲率半径为5.0mm时，性能变化率≤10％，器件性能优良，适合在柔性电子技术中应用。附图说明图1是实施例1柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的调谐性能图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术，应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。实施例1(1)将纯度为99％，厚度为100um，表面粗糙度为50nm的铜箔表面清洗干净，并放入脉冲激光沉积系统腔体内的样品台上，作为柔性衬底。(2)将12at％Sb掺杂的SnO2靶材装入脉冲激光沉积系统的靶头上，靶材和衬底距离50mm。(3)将脉冲激光沉积系统的本底真空度抽至3.0×10-4Pa，使用2Pa的氧气作为沉积气体，衬底温度为600℃，进行沉积得到200nm厚的ATO薄膜层。(4)取出衬底，在ATO层表面用掩模版遮盖，留出底电极位置后，再将其放入脉冲激光沉积系统内的样品台上。(5)将采用固相烧结法制备BTS和BZT靶材分别装入脉冲激光沉积系统的靶头上，所用原料SnO2、BaCO3、TiO2和ZrO2的纯度均在99％以上。(6)将脉冲激光沉积系统的本底真空抽至3.0×10-4Pa，然后加热衬底至700℃；使用15Pa的氧气作为生长气体，进行沉积得到150纳米厚的BTS薄膜层；然后使用15Pa的氧气作为生长气体，进行沉积得到150纳米厚的BZT薄膜层；最后再使用15Pa的氧气作为生长气体，进行沉积得到150纳米厚的BTS薄膜层。7.取出制品，在BTS薄膜和底电极ATO表面上利用掩膜版制备金属电极，实现柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备，最后进行介电调谐和柔性性能测试。图1揭示了实施例1的柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的调谐性能，由图中可以看出变容管的调谐率为61％，介电损耗为0.0049。在曲率半径为5.0mm时，其调谐率为58％，介电损耗为0.0051。实施例2(1)将纯度为99％，厚度为100um，表面粗糙度为100nm的铜箔表面清洗干净，并放入脉冲激光沉积系统腔体内的样品台上作为柔性衬底(2)将12at％Sb掺杂的SnO2靶材装入脉冲激光沉积系统的靶头上，靶材和衬底距离80mm。(3)将脉冲激光沉积系统的本底真空度抽至9.0×10-4Pa，使用1Pa的氧气作为沉积气体，衬底温度为700℃，进行沉积得到300nm厚的ATO薄膜层。(4)取出衬底，在ATO层表面用掩模版遮盖，留出底电极位置后，再将其放入脉冲激光沉积系统内的样品台上。(5)将采用固相烧结法制备BTS和BZT靶材分别装入脉冲激光沉积系统的靶头上，所用原料SnO2、BaCO3、TiO2和ZrO2的纯度均在99％以上。(6)将脉冲激光沉积系统的本底真空抽至8.0×10-4Pa，然后加热衬底至650℃；使用5Pa的氧气作为生长气体，进行沉积得到100纳米厚的BTS薄膜层；然后使用5Pa的氧气作为生长气体，进行沉积得到100纳米厚的BZT薄膜层；最后再使用5Pa的氧气作为生长气体，进行沉积得到100纳米厚的BTS薄膜层。(7)取出制品，在BTS薄膜和底电极ATO表面上利用掩膜版制备金属电极，实现柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备，最后进行介电调谐和柔性性能测试。实施例2变容管的调谐率为69％，介电损耗为0.019。在曲率半径为5.0mm时，其调谐率为67％，介电损耗为0.021。实施例3(1)将纯度为99％，厚度为100um，表面粗糙度为50nm的铜箔表面清洗干净，并放入脉冲激光沉积系统腔体内的样品台上作为柔性衬底。(2)将12a本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备方法，其包括如下：(1)将铜箔表面清洗干净放入脉冲激光沉积系统腔体内的样品台上，作为柔性衬底；(2)将Sb掺杂的SnO2即ATO靶材装入脉冲激光沉积系统的靶头上；靶材与衬底的距离为40～90mm；Sb掺杂的质量百分比含量为0＜Sb≤30％；(3)将脉冲激光沉积系统的本底真空度抽至3.0×10‑3Pa以下，通入大于0且小于、等于50Pa的氧气作为生长气体，衬底温度为200℃到700℃，进行沉积得到50～1000nm厚的ATO薄膜层；(4)取出衬底，在ATO层表面用掩模版遮盖，留出底电极位置后，再将其放入脉冲激光沉积系统的样品台上；(5)将BTS和BZT靶材分别装入脉冲激光沉积系统的靶头上；(6)将脉冲激光沉积系统的本底真空抽至1.0×10‑3Pa以下，然后加热衬底至400～700℃，使用0～50Pa的O2作为生长气体，进行沉积得到BTS薄膜层，薄膜厚度为100～500nm；然后使用0～50Pa的O2作为生长气体，进行沉积得到BZT薄膜层，薄膜厚度为100nm‑500nm；最后再使用0～50Pa的O2作为生长气体，进行沉积得到BTS薄膜层，薄膜厚度为100～500nm；(7)取出样品，在BTS薄膜和底电极ATO层表面上利用掩膜版制备金属电极，实现柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的整体制备。...
【技术特征摘要】
1.一种柔性BTS/BZT/BTS多层薄膜变容管的制备方法，其包括如下：(1)将铜箔表面清洗干净放入脉冲激光沉积系统腔体内的样品台上，作为柔性衬底；(2)将Sb掺杂的SnO2即ATO靶材装入脉冲激光沉积系统的靶头上；靶材与衬底的距离为40～90mm；Sb掺杂的质量百分比含量为0＜Sb≤30％；(3)将脉冲激光沉积系统的本底真空度抽至3.0×10-3Pa以下，通入大于0且小于、等于50Pa的氧气作为生长气体，衬底温度为200℃到700℃，进行沉积得到50～1000nm厚的ATO薄膜层；(4)取出衬底，在ATO层表面用掩模版遮盖，留出底电极位置后，再将其放入脉冲激光沉积系统的样品台上；(5)将BTS和BZT靶材分别装入脉冲激光沉积系统的靶头上；(6)将脉冲激光沉积系统的本底真空抽至1.0×10-3Pa以下，然后加热衬底至400～700℃，使用0～50Pa的O2作为生长气体，进行沉积得到BTS薄膜层，薄膜厚度为100～500nm；然后使用0～50Pa的O2作为生长气体，进行沉积得到BZT薄膜层，薄膜厚度为100nm-...
【专利技术属性】
技术研发人员：于仕辉，刘荣闯，赵乐，李玲霞，孙永涛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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