一种铁电单晶体薄片的制备方法及铁电单晶体薄片技术

本发明专利技术公开一种铁电单晶体薄片的制备方法及铁电单晶体薄片，涉及压电材料技术领域，本发明专利技术的制备方法包括：步骤一：将铁电单晶体切割成厚度为100μm以上的第一晶片；步骤二：将切割后的所述第一晶片放入第一溶液中清洗；所述第一溶液不与所述第一晶片发生反应，且能去除所述第一晶片表面的沾污；步骤三：将清洗后的所述第一晶片放入第二溶液中进行减薄；得到减薄后的第二晶片；步骤四：将减薄后的所述第二晶片在10秒内从所述第二溶液中取出，再次放入所述第一溶液中清洗后并晾干；由此得到铁电单晶体薄片。本发明专利技术通过制备提供厚度在20

【技术实现步骤摘要】
一种铁电单晶体薄片的制备方法及铁电单晶体薄片


[0001]本专利技术涉及压电材料
，尤其涉及一种铁电单晶体薄片及其制备方法。

技术介绍

[0002]压电材料是一类在电子、激光、超声、水声、微声、红外、导航、生物、医疗等各
中扮演着重要角色的功能材料。目前，商业化高压电性材料几乎都是无机铁电陶瓷，存在脆性大、硬度较高、声阻抗大、生物兼容性差、重金属密度大、制造温度高等缺点，很难满足柔性可穿戴器件的发展需求。铁电晶体易于采用低温溶液法合成加工，有利于大规模生产成本的降低，同时还具有轻量、机械柔性强、低声阻抗以及较好的生物兼容性等特点。
[0003]高质量晶片的制备对于高压电性分子铁电晶体的器件应用至关重要，特别是满足柔性可穿戴器件需求的超薄晶片，而由于铁电晶体硬度低脆性大，例如TMCM
‑
CdCl3的硬度为40
‑
50度邵氏A，而目前铁电晶体主要采用机械切割方法制备得到，受限于设备以及晶体本身的硬度脆性，在机械切割过程中铁电单晶硅片极易破碎，无法得到超薄晶片。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铁电单晶体薄片的制备方法及铁电体薄片，通过提供厚度在20
‑
50μm的单晶体薄片，有效解决了铁电单晶体的应用瓶颈。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种铁电单晶体薄片的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将铁电单晶体切割成厚度大于等于100μm的第一晶片；步骤二：将切割后的所述第一晶片放入第一溶液中清洗；所述第一溶液不与所述第一晶片发生反应，且能去除所述第一晶片表面的沾污；步骤三：将清洗后的所述第一晶片放入第二溶液中进行减薄；得到减薄后的第二晶片;步骤四：将减薄后的所述第二晶片在10秒内从所述第二溶液中取出，再次放入所述第一溶液中清洗并晾干；由此得到铁电单晶体薄片。
[0006]在一种可实施的方式中，步骤一中，采用金刚线切割机对所述铁电单晶体进行切割。
[0007]在一种可实施的方式中，所述金刚线的线径为30
‑
100μm；在一种可实施的方式中，采用油性切割液进行切割。
[0008]在一种可实施的方式中，所述第一溶液为乙醇。
[0009]在一种可实施的方式中，步骤三中，所述第二溶液为纯水或纯水和乙醇的混合溶液，所述混合溶液中纯水和乙醇的体积比为1：1
‑
10。
[0010]进一步地，步骤三中，将所述第一晶片放入所述第二溶液之前，可先预设第一晶片的减薄厚度为T，并根据公式T=v
×
t，计算得到溶解时间t；其中，v为溶解速率，t为溶解时间。
[0011]进一步地，在相同的低温水温温度下，所述低温水温温度为15~35℃；设定所述第
一晶片在纯水中的溶解速率为v
水
，v
水
在纯水中的值为固定值；设定所述混合溶液中纯水和乙醇的体积比为V
比
，设定所述第一晶片在纯水与乙醇的混合溶液中的溶解速率为v
混
，则v
混
=B+A
×
v
水
×
V
比
，其中，所述A，B为固定值。
[0012]进一步地，当所述第一晶片为TMCM
‑
CdCl3单晶体时，在20℃低温温度下时，所述v
水
=1.7μm/s，所述A=0.6124，所述B=
‑
07695μm/s。
[0013]本专利技术的制备方法可简单方便的得到厚度20
‑
50μm的铁电单晶体薄片，其成本低，精度高，适用于工业化的生产。
[0014]本专利技术第二方面提供了一种铁电单晶体薄片，采用本专利技术第一方面提供的制备方法制备得到，其中，所述铁电单晶体溶于水；所述铁电单晶体薄片的厚度为20
‑
50μm；所述铁电单晶体薄片的压电系数d
33
为500
‑
650 pC/N。
[0015]在一个可实施的方式中，所述铁电单晶体薄片为TMCM
‑
CdCl3单晶体。
[0016]本专利技术中通过提供厚度20
‑
50μm的薄片，可更加适用于商业化的需求，尤其是柔性可穿戴器件的发展需求；同时，由于加工的晶片的厚度的均匀性精准，使得压电系数d
33
可达到500
ꢀ‑
650pC/N，更加有利于铁电单晶体在器件中的应用。
[0017]附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出本专利技术一种制备方法的流程示意图。
[0019]图2示出本专利技术的一种实施例的溶解速率与纯水和乙醇的体积比的混合溶液的线性关系拟合图。
[0020]图3示出本专利技术的一种实施例的薄片实物图。
[0021]图4出现有技术种的一种铁电单晶体的实物图。
具体实施方式
[0022]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0023]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0024]本专利技术第一方面提供了一种铁电单晶体薄片的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将铁电单晶体切割成厚度大于等于100μm的第一晶片；现有技术中生长得到的铁电单晶体的尺寸一般在数十毫米级别，在一个具体的实施例中，如图4所示，铁电单晶体的尺寸为35mm
×
30mm
×
32mm，由于铁电单晶体的脆性大，而现有铁电单晶主要采用机械切割，例如线切割的方式进行切割，极易造成晶片在切割过程中破碎，因此，无法将铁电单晶体切割成薄片，一般情况下铁电单晶体能切割成100μm以上的晶片。
[0025]在一个具体的实施例中，可将铁电单晶体先切割成100
‑
200μm的晶片。使得后续加工成薄片更加快速高效。
[0026]在一个具体的实施例中，采用金刚线切割机对铁电单晶体进行切割。金刚线切割相对于砂浆切割精度更高，尤其更加容易得到厚度相对较低的晶片。
[0027]进一步地，金刚线的线径可以选择30
‑
100μm，例如可以是30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电单晶体薄片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将铁电单晶体切割成厚度大于等于100μm的第一晶片；步骤二：将切割后的所述第一晶片放入第一溶液中清洗；所述第一溶液不与所述第一晶片发生反应，且能去除所述第一晶片表面的沾污；步骤三：将清洗后的所述第一晶片放入第二溶液中进行减薄；得到减薄后的第二晶片;步骤四：将减薄后的所述第二晶片在10秒内从所述第二溶液中取出，再次放入所述第一溶液中清洗并晾干；由此得到铁电单晶体薄片。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，采用金刚线切割机对所述铁电单晶体进行切割。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，金刚线的线径为30
‑
100μm，和/或，采用油性切割液进行切割。4.如权利要求1所述的制备方法，所述第一溶液为乙醇。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述第二溶液为纯水或纯水和乙醇的混合溶液，所述混合溶液中纯水和乙醇的体积比为1：1
‑
10。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，将所述第一晶片放入所述第二溶液之前，可先预设第一晶片的减薄厚度为T，并根据公式T=v
×
t，计算得到溶解时间t；其中，v为溶解速率，t为溶解时间。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在相同的低温水温温度下，所述低温水温温...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成，张存新，何亮，李建敏，毛伟，徐云飞，雷琦，罗鸿志，李小平，刘亮，熊仁根，
申请(专利权)人：江西新余新材料科技研究院，
类型：发明
国别省市：