本发明专利技术涉及一种压电器件(2)，该压电器件(2)包括透明衬底(4)；衬底(4)上的透明阻挡层(6)；透明阻挡层(6)上的透明压电层(8)；透明压电层(8)上的叉指电极(12)的透明层(10)；其中所述压电器件(2)还包括至少布置在叉指电极(12)的透明层(10)的相继的指之间的压电层部分上的透明介电层(16)，所述透明介电层(16)的折射率低于叉指电极(12)的透明层(10)的折射率，并且其介电强度高于3兆伏/米。并且其介电强度高于3兆伏/米。并且其介电强度高于3兆伏/米。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有高透明度和高击穿电压的钝化透明压电器件
[0001]本专利技术涉及一种压电器件，更具体地说，涉及一种透明压电器件。
技术介绍
[0002]诸如致动器等透明压电器件被用于许多应用中，例如触觉装置(显示器)。
[0003]基于压电薄膜且无钝化层的透明叉指驱动器表现出低电压介电击穿。由于主要通过空气发生的击穿，所述致动器在高驱动电压下表现出可靠性问题。因此，在施加高电压后，致动器被损坏。所述致动器还在透射光谱中表现出很大的法布里
‑
珀罗振荡，这降低了它们在可见光谱中的透明度。因此，需要提供一种在可见光波长范围内保持高透明度的同时具有高击穿电压的压电器件。
[0004]公布的现有技术专利WO2017/202652 A1公开了一种透明压电器件，该透明压电器件包括透明衬底、衬底上的透明介电阻挡层、以及阻挡层上的透明压电层。透明叉指电极层覆盖透明压电层。该透明压电器件不具有高击穿电压。
[0005]Robin Nigon于2017年发表的名称为“用于压电能量收集的铁电薄膜中的内部电场和电极效应”的现有技术博士论文公开了一种压电器件，该压电器件包括不透明衬底(硅)，在该不透明衬底上沉积有压电层。该压电层上覆有叉指电极。在叉指电极上增加了顶部二氧化硅附加层。该压电器件不是光学透明的。
[0006]Park等人发布的现有技术文献公开了一种压电器件。该压电器件包括塑料衬底，在该塑料衬底上沉积有PZT薄膜，并且在该压电薄膜上沉积有叉指电极。SU
‑
8环氧树脂层覆盖该器件，并且是通过光刻法沉积的，以封装该器件。但是，如该文献的图1所示，该压电器件不是光学透明的。
技术实现思路
[0007]技术问题
[0008]本专利技术所要解决技术问题是提供一种具有高击穿电压的薄膜压电器件。更具体地说，本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有高光学透明度的薄膜压电器件。
[0009]技术方案
[0010]本专利技术涉及一种压电器件，该压电器件包括：透明衬底；透明衬底上的透明压电层；透明压电层上的透明叉指电极层；其中所述压电器件还包括直接布置在透明压电层上的透明介电层，该透明介电层布置在叉指电极之间，并且具有大于3兆伏/米的介电强度。
[0011]根据一个优选实施例，所述叉指电极的每个电极包括与所述叉指电极的另一个电极的对应部分相邻的部分，以在所述部分和对应部分之间形成间隙，所述透明介电层在所述间隙之间延伸并桥接所述间隙。
[0012]根据一个优选实施例，所述透明介电层在叉指电极之间表现出的平均厚度是所述叉指电极的平均厚度的至少80％。
[0013]根据一个优选实施例，所述透明介电层在400纳米至700纳米波长范围内的折射率
低于所述透明压电层在该波长范围内的折射率。
[0014]根据一个优选实施例，所述透明介电层覆盖所述叉指电极的透明导电层。
[0015]根据一个优选实施例，所述透明介电层在400纳米至700纳米波长范围的折射率低于所述叉指电极的透明导电层在该波长范围内的折射率。
[0016]根据一个优选实施例，所述叉指电极的透明导电层在所述波长范围内的折射率低于所述透明压电层在该波长范围内的折射率。
[0017]有利地，所述透明介电层在所述波长范围内的折射率小于2，优选小于1.8，和/或大于1.4，优选大于1.5。
[0018]有利地，所述透明叉指电极层在所述波长范围内的折射率小于2.4，优选小于2.3，和/或大于1.8，优选大于1.9。
[0019]有利地，所述透明介电层的介电强度大于50兆伏/米，优选大于100兆伏/米，更优选大于400兆伏/米。
[0020]有利地，所述透明阻挡层施加在所述透明衬底与所述透明压电层之间。
[0021]有利地，所述透明压电层在所述波长范围内的折射率小于2.6，优选小于2.5，和/或大于2.2，优选大于2.3。
[0022]根据一个优选实施例，所述透明介电层的厚度小于5微米和/或大于0.2微米，优选等于1微米。
[0023]根据一个优选实施例，所述透明介电层是由选自双酚A酚醛环氧树脂、二氧化硅、氮化硅、SiO
x
N
y
、氧化铝、二氧化铪、二氧化锆的材料组成的。
[0024]根据一个优选实施例，所述透明叉指电极层包括两组共面的叉指电极，每组叉指电极具有两个电极，每个电极具有多个叉指形的指。
[0025]根据一个优选实施例，所述压电器件还包括垫，每个垫连接至所述透明叉指电极层的一个电极，所述垫没有透明介电层。
[0026]根据一个优选实施例，所述透明叉指电极层是由导电透明材料氧化物组成的。
[0027]根据一个优选实施例，所述导电透明材料氧化物是氧化铟锡、或氧化氟锡、或掺铝氧化锌、或氧化镓铟锡、或氧化锌铟锡、或氧化镓铟、或氧化锌铟。
[0028]根据一个优选实施例，所述透明阻挡层是由二氧化钛、二氧化铪、二氧化锆之一组成的。
[0029]根据一个优选实施例，所述透明压电层是由Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、(K,Na)NbO3、(Ba,Cr)(Zr,Ti)O3、(Bi
0.5
Na
0.5
)TiO3‑
BaTiO3、氮化铝、掺钪氮化铝、BiFeO3、掺镧BiFeO3、掺锰BiFeO3、或它们的任何组合制成的。
[0030]根据一个优选实施例，所述透明压电层具有代表所述透明衬底的表面的100％的表面。
[0031]本专利技术还涉及一种制造透明压电器件的方法，该方法包括以下步骤：提供透明衬底；在透明衬底上沉积透明压电层；在透明压电层上沉积透明叉指电极层；其中所述方法还包括在叉指电极之间直接在透明压电层上沉积具有高于3兆伏/米的介电强度的透明介电层并使该透明介电层与叉指电极接触的步骤。
[0032]根据一个优选实施例，所述透明压电器件是根据本专利技术的透明压电器件。
[0033]根据一个优选实施例，所述在透明压电层上并且优选在叉指电极层上沉积透明介
电层的步骤是通过旋涂进行的。
[0034]根据一个优选实施例，所述方法还包括在沉积透明介电层的步骤之后通过光刻对透明介电层图案化的步骤。
[0035]本专利技术的优点
[0036]本专利技术特别令人感兴趣的是，本专利技术的器件表现出更高的击穿电压，并且可选地在可见光范围内表现出更高的光学透明度。实际上，透明压电层上的介电层桥接叉指电极，以防止电击穿，从而能够提高所述压电器件的击穿电压。它还可以作为光学指数匹配层。本专利技术还表现出易于制造的优点。本专利技术特别令人感兴趣的是，本专利技术的器件可以用于许多电子应用中，例如用于触觉装置的致动器、传感器。
附图说明
[0037]图1是本专利技术的压电器件的横截面图。
[0038]图2是本专利技术的器件的俯视图。
[0039]图3示出了在没有介电层的压电器件上测量的极化与施加电压的关系。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.压电器件(2)，包括：
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透明衬底(4)；
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透明衬底(4)上的透明压电层(8)；
‑
透明压电层(8)上的叉指电极(12)的透明导电层(10)；其特征在于，所述压电器件(2)还包括：
‑
直接布置在透明压电层(8)上的透明介电层(16)，该透明介电层(16)与叉指电极(12)接触，并且具有大于3兆伏/米的介电强度；并且：透明介电层(16)在400纳米至700纳米波长范围内的折射率低于透明压电层(8)在所述波长范围内的折射率；和/或透明介电层(16)覆盖叉指电极(12)的透明导电层(10)，并且其在400纳米至700纳米波长范围内的折射率低于叉指电极(12)的透明导电层(10)在所述波长范围内的折射率。2.如权利要求1所述的压电器件(2)，其中所述叉指电极(12)的每个电极(12)包括与所述叉指电极(12)的另一个电极的对应部分(14)相邻的部分(14)，以在所述部分(14)和对应部分(14)之间形成间隙，所述透明介电层(16)在所述叉指电极之间延伸并桥接所述叉指电极。3.如权利要求1和2之一所述的压电器件(2)，其中所述透明介电层(16)在叉指电极(12)之间表现出的平均厚度是所述叉指电极(12)的平均厚度的至少80％。4.如权利要求1至3中任一项所述的压电器件(2)，其中所述叉指电极(12)的透明导电层(10)在所述波长范围内的折射率低于所述透明压电层(8)在所述波长范围内的折射率。5.如权利要求1至4中任一项所述的压电器件(2)，其中所述透明介电层(16)的厚度小于5微米和/或大于0.2微米，优选等于1微米。6.如权利要求1至5中任一项所述的压电器件(2)，其中所述透明介电层(16)是由选自双酚A酚醛环氧树脂、二氧化硅、氮化硅、SiO
x
N
y
、氧化铝、二氧化铪、二氧化锆的材料组成的。7.如权利要求1至6中任一项所述的压电器件(2)，其中所述叉指电极(12)的透明层(10)包括两组共面的叉指电极，每组叉指电极是一个电极，每个电极具有多个叉指形的指。8.如权利要求1至7中任一项所述的压电器件(2)，其中所述压电器件还包括垫(18)，每个垫(18)连接至叉指电极(12)的透明层(10)的电极(12)，所述垫(18)没有透明介电层(16)。9.如权利要求1至8中任一项所述的压电器件(2)，其中所述叉指电极(12...
【专利技术属性】
技术研发人员：E德费，S吉罗德，S格林塞克，A马朱布，
申请(专利权)人：卢森堡科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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