一种柔性强介电薄膜及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性强介电薄膜及其制作方法。其中，柔性强介电薄膜，包括衬底、位于衬底表面的过渡层和位于过渡层表面的强介电薄膜层，所述衬底的材质为聚酰亚胺。本发明专利技术采用聚酰亚胺作为柔性强介电薄膜的衬底，使得本发明专利技术的柔性强介电薄膜弯曲度高，不易折损，适用于穿戴设备。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性强介电薄膜及其制作方法
本专利技术涉及强介电薄膜
，尤其涉及一种柔性强介电薄膜及其制作方法。
技术介绍
锆钛酸铅(PZT)是PbZrO3和PbTiO3的混合体，是一种强介电材料，有着优异的压电特性和介电特性，并且随着PZT中Zr/Ti比的变化，其特性也会发生改变，因此被广泛应用于传感器、电容器等电子器件中，并逐渐从独立的个体材料向可集成化的薄膜材料转变。近些年，随着穿戴设备迅猛发展，人们认识到柔性化材料的应用优势，很多研究机投入巨大精力从事这方面的研究。现有技术主要通过改进原材料构成、制作工艺来将PZT薄膜的成膜温度降低到500℃以下，但是，直接在有机衬底上制备PZT等无机薄膜材料会面临着有机衬底的高温分解，收缩变形等问题。目前，PZT薄膜的柔性化方法主要有以下两种：(1)采用耐热的金属薄片作为衬底；(2)以硬质硅(Si)为衬底，并在硅衬底上设置牺牲层，然后在牺牲层形成PZT薄膜，再通过各种手段使PZT薄膜与硅衬底分离，并将PZT薄膜转移固定到树脂材料上，达到柔性化的目的。但是，金属薄片虽然具有一定的可弯曲性，但是其硬度高，一旦发生弯折，不容易再恢复回原来的状态，可操作性差，不适合用于穿戴设备。其次，金属薄片的热膨胀系数大，从室温加热到几百度高温过程中容易发生变形，难以在其上面形成大面积的均匀性薄膜。采用Si衬底制备出PZT薄膜后再剥离的方法，则因为工艺复杂，可制备面积受限，不适合工业化生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种柔性强介电薄膜及其制作方法，可弯曲，不易折损，并且适合于大规模工业化生产。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种柔性强介电薄膜，包括：衬底，所述衬底的材质为聚酰亚胺；位于衬底表面的过渡层；位于过渡层表面的强介电薄膜层。作为上述方案的改进，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为800-840cm-1范围内有两个吸收峰，波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率。作为上述方案的改进，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为1060-1140cm-1范围内有两个吸收峰，波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率。作为上述方案的改进，所述过渡层包括无机绝缘层和/或无机导电层。作为上述方案的改进，所述过渡层由Si、N、Al、O、Ti、Sr、Zr、Hf、Au、Pt、Ni、Ir、Pd、La和Ru中的一种或几种元素组成。作为上述方案的改进，所述强介电薄膜层由Pb、Zr、Ti、O、Ba、Sr、Hf、Bi、Fe、Sn、Mn、Ca、Co、B、Nb、La和Ru中的两种以上元素组成。相应地，本专利技术还提供了一种柔性强介电薄膜的制作方法，包括：选取聚酰亚胺为衬底，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为800-840cm-1范围内和/或1060-1140cm-1范围内有两个吸收峰，并且波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率；在所述衬底表面形成过渡层；在所述过渡层表面形成强介电薄膜层。作为上述方案的改进，在过渡层表面形成强介电薄膜层，包括以下步骤；(1)采用旋涂工艺在过渡层上形成一层前述涂层；(2)对所述前述涂层进行80-410℃加热，使所述前述涂层形成非晶态固体层；(3)对所述非晶态固体层进行410-510℃加热2-60分钟，使所述非晶态固体层变成结晶层。作为上述方案的改进，所述结晶层的厚度为20-150nm。作为上述方案的改进，重复步骤(1)、(2)和(3)，使得结晶层的厚度在300-2000nm之间。实施本专利技术，具有如下有益效果：1、本专利技术采用聚酰亚胺作为柔性强介电薄膜的衬底，使得本专利技术的柔性强介电薄膜弯曲度高，不易折损，适用于穿戴设备。2、本专利技术的柔性强介电薄膜在制膜工艺的热处理过程中，衬底不易发生变形，变形量小，可大面积生产，均匀性好。3、本专利技术柔性强介电薄膜的制作方法，工艺简单，由于直接在有机衬底上制备强介电薄膜，工艺过程简单，与Si基板上制备后再剥离的工艺相比可大幅降低生产成本。附图说明图1是本专利技术柔性强介电薄膜的结构示意图；图2是本专利技术衬底的FT-IR谱图；图3是本专利技术实施例1的柔性强介电薄膜的P-E回滞曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。参见图1，本专利技术提供了一种柔性强介电薄膜，包括衬底1、位于衬底1表面的过渡层2和位于过渡层2表面的强介电薄膜层3，其中，所述衬底1的材质为聚酰亚胺。需要说明的是，在强介电薄膜层3的表面设有电极4。优选的，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为800-840cm-1范围内有两个吸收峰，在波数为1060-1140cm-1范围内有两个吸收峰。优选的，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为800-840cm-1范围内的两个吸收峰，波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率；所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为810-830cm-1范围内的两个吸收峰，波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率。优选的，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为1060-1140cm-1范围内的两个吸收峰，波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率；所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为1100-1130cm-1范围内的两个吸收峰，波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率。作为本专利技术一优选的实施例，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为810cm-1上具有第一吸收峰，在波数为823cm-1上具有第二吸收峰，且第一吸收峰的透光率小于第二吸收峰的透光率；所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为1100cm-1上具有第三吸收峰，在波数为1120cm-1上具有第四吸收峰，且第三吸收峰的透光率小于第四吸收峰的透光率。作为本本专利技术的另一优选的实施例，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为817cm-1上具有第一吸收峰，在波数为830cm-1上具有第二吸收峰，且第一吸收峰的透光率小于第二吸收峰的透光率；所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为1060cm-1上具有第三吸收峰，在波数为1090cm-1上具有第四吸收峰，且第三吸收峰的透光率小于第四吸收峰的透光率。作为本本专利技术的另一优选的实施例，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为820cm-1上具有第一吸收峰，在波数为837cm-1上具有第二吸收峰，且第一吸收峰的透光率小于第二吸收峰的透光率；所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为1120cm-1上具有第三吸收峰，在波数为1140cm-1上具有第四吸收峰，且第三吸收峰的透光率小于第四吸收峰的透光率。需要说明的是，所述吸收峰还可以处于其他波数上,只要其中两个吸收峰处于810-830cm-1范围内,另两个吸收峰处于1060-1140cm-1范围即可,其实施方式并不局限于本专利技术所举实施例。本专利技术的衬底1的厚度对于柔性强介电薄膜的性能而言也是至关重要的，所述衬底1的厚度优选为10-100微米。更佳的，本专利技术衬底1的厚度为40微米。当衬底1的厚度小于10微米时，其厚度过薄，不容易操作，不利于在其上面形成均一的强介电薄膜；当衬底1的厚度大于100微米时，其厚度过厚，不仅增加成本，且降低衬底1的可弯曲度。采用Nicolet6700光谱仪用全反射方式对本专利技术的衬底1进行测量，得到的傅里叶红外(FT-IR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性强介电薄膜，其特征在于，包括：衬底，所述衬底的材质为聚酰亚胺；位于衬底表面的过渡层；位于过渡层表面的强介电薄膜层。

【技术特征摘要】
1.一种柔性强介电薄膜，其特征在于，包括：衬底，所述衬底的材质为聚酰亚胺；位于衬底表面的过渡层；位于过渡层表面的强介电薄膜层。2.如权利要求1所述的柔性强介电薄膜，其特征在于，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为800-840cm-1范围内有两个吸收峰，波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率。3.如权利要求1或2所述的柔性强介电薄膜，其特征在于，所述聚酰亚胺的FT-IR谱图在波数为1060-1140cm-1范围内有两个吸收峰，波数短的吸收峰的透光率小于波数长的吸收峰的透光率。4.如权利要求1所述的柔性强介电薄膜，其特征在于，所述过渡层包括无机绝缘层和/或无机导电层。5.如权利要求1所述的柔性强介电薄膜，其特征在于，所述过渡层由Si、N、Al、O、Ti、Sr、Zr、Hf、Au、Pt、Ni、Ir、Pd、La和Ru中的一种或几种元素组成。6.如权利要求1所述的柔性强介电薄膜，其特征在于，所述强介电薄膜层由Pb、Zr、Ti、O、Ba、Sr、Hf、Bi、Fe、Sn、Mn、Ca、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈显锋，
申请(专利权)人：佛山市卓膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44