本实用新型专利技术公开了一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备，属于压电材料极化技术领域。该极化设备包括支撑结构、金属旋转基板、待极化件、上源极、上栅极、下源极、下栅极。本实用新型专利技术在待极化件的上下两侧设置双栅极结构，能够产生更大的极化电场，使压电薄膜中的电畴更快完成取向排列，提升了极化速度，减少了极化处理的时间；上源极和下源极采用圆形实心金属板，上栅极和下栅极采用设置有均匀网格结构的金属圆盘，增加了放电位置的数量，提高了等离子体的产生效率，进一步减少了极化时间；此外，通过设置金属旋转基板，保证了压电薄膜极化的均匀性。薄膜极化的均匀性。薄膜极化的均匀性。
【技术实现步骤摘要】
一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备
[0001]本技术属于压电材料极化
，具体涉及一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备。
技术介绍
[0002]近年来，压电薄膜在第三代超声波指纹识别、车载雨水传感器以及电子皮肤等领域的应用非常广泛，而其制备过程中的极化工艺是必不可少且直接影响其压电性能的关键步骤之一。
[0003]极化前压电薄膜中的碳氟键沿着分子链随机排布，方向不确定，存在碳氟键极性相反抵消的情况，使压电薄膜宏观上看没有压电性，因此需要通过极化工艺使碳氟键向着一个方向排布。
[0004]常规极化工艺中，采用钨针丝通过尖端放电产生电场，将空气电离产生正负电荷，电荷堆积在压电薄膜上表面，将压电薄膜的下表面接地，以此在薄膜中形成电场。然而，该极化工艺存在一定的劣势，主要有以下方面：
①
放电的面积有限，如果压电薄膜面积很大，会由于边界效应造成压电性质的不均匀。
②
放电需要放在硅油等介质里，并借助高温等环境辅助进行极化，对环境与材料的要求高。
③
需要大约20000V电压，容易将压电薄膜以及基底上的电路被击穿，导致待极化件的损坏，使良品率下降。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的不足，本技术提供了一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备。
[0006]本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备，包括：支撑结构、金属旋转基板、待极化件、上源极、上栅极、下源极、下栅极；
[0008]所述支撑结构作为双栅极极化设备的支撑底座；
[0009]所述金属旋转基板设置于支撑结构的上方，且能够关于其中心点转动；
[0010]所述待极化件，放置于所述金属旋转基板的上表面，随所述金属旋转基板转动；
[0011]所述上源极和所述下源极为结构相同的圆形实心金属板；
[0012]所述上栅极和所述下栅极为设置有均匀网格结构的金属圆盘；
[0013]所述上栅极位于所述待极化件的正上方，所述下栅极位于所述待极化件的正下方；
[0014]所述上源极位于所述上栅极的正上方，所述下源极位于所述下栅极的正下方。
[0015]进一步地，所述上源极与所述上栅极之间的间距和所述下源极与所述下栅极之间的间距相同，该间距取值范围为1
‑
2mm。
[0016]进一步地，所述待极化件与所述上栅极、所述下栅极的距离相同，该距离取值范围为10－25mm。
[0017]进一步地，所述上栅极和所述下栅极的网格结构形状为正方形，正方形的边长取值范围为1－10mm。
[0018]进一步地，所述待极化件包括玻璃基底及位于其上表面的压电薄膜。
[0019]进一步地，所述金属旋转基板的旋转速度为5
‑
10r/min。
[0020]进一步地，所述金属旋转基板的直径取值范围为50
‑
100cm。
[0021]进一步地，所述上源极、下源极、上栅极、下栅极的直径相同，取值范围为60
‑
120cm。
[0022]本技术具有两种工作模式：
[0023]第一种工作模式为：上源极和下源极接高压射频电场，上栅极和下栅极分别接正负电压；此时源极和栅极之间的空气被电离，上部被电离的空气负离子经上栅极电压加速向下移动到压电薄膜上表面，形成虚拟的负电极，其电势与上栅极电势相当；下部被电离的空气正离子经下栅极电压加速向上移动到压电薄膜下表面，形成虚拟的正电极，其电势与下栅极电势相当。在两个虚拟电极作用下，压电薄膜内形成一个强电场，同时转动金属旋转基板，使压电薄膜各位置处的极化更加均匀。此模式适用于不耐高压的待极化件，如硅基超声波指纹传感器。
[0024]第二种工作模式为：上源极接高压射频电场，上栅极接负电压，金属旋转基板接正电压；此时上部被电离的空气负离子经上栅极电压加速向下移动到压电薄膜上表面，形成虚拟的负电极，其电势与上栅极电势相当；金属旋转基板作为正电极；在正负电极作用下，压电薄膜内形成一个强电场，同时转动金属旋转基板，使压电薄膜各位置处的极化更加均匀。此模式适用于耐高压的待极化件，如经过处理的玻璃基TFT阵列超声波指纹传感器和硅基超声波指纹传感器。
[0025]本技术有益效果如下：
[0026]1.本技术将源极设置为圆形实心金属板，栅极设置为带有均匀网格结构的金属圆盘，增加了源极和栅极的放电位置的数量，提高了等离子体的产生效率，可以迅速达到极化电压，减少极化时间。
[0027]2. 本技术在待极化件的上下两侧设置双栅极结构，在第一种工作模式下，由于虚拟的顶部负电极和虚拟的底部正电极的间距极小，电压差又很大，故会在压电薄膜两侧形成一个强电场，使压电薄膜中的电偶极子（碳氟键）发生定向旋转从而使压电薄膜具有压电特性，完成压电薄膜在常温下的无损极化过程。相比于现有的单栅极设备，本技术能够产生更大的极化电场，使压电薄膜中的电畴更快完成取向排列，提升了极化速度，减少了极化处理的时间。
[0028]3. 本技术通过设置金属旋转基板，使压电薄膜在极化时匀速转动，进一步保证了压电薄膜极化的均匀性。
附图说明
[0029]图1为本技术的结构示意图。
[0030]图2为本技术的层状结构示意图。
[0031]附图标号说明：1.上源极，2.上栅极，3.待极化件，4. 金属旋转基板，5.支撑结构，6.下源极，7.下栅极。
具体实施方式
[0032]为了更进一步地说明本技术的技术方案及其优势，下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。
[0033]本实施例的用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备，其结构如图1、图2所示，包括：支撑结构5、金属旋转基板4、待极化件3、上源极1、上栅极2、下源极6、下栅极7。
[0034]其中，所述支撑结构作为双栅极极化设备的支撑底座。
[0035]所述金属旋转基板设置于支撑结构的上方，且能够关于其中心点转动。
[0036]所述待极化件，放置于所述金属旋转基板的上表面，随所述金属旋转基板转动。
[0037]所述上源极和所述下源极为结构相同、半径为120mm的圆形实心金属板。
[0038]所述上栅极和所述下栅极为设置有均匀网格结构、半径为120mm的金属圆盘，网格结构形状为正方形，正方形的边长为10mm。
[0039]所述上栅极位于所述待极化件的正上方，所述下栅极位于所述待极化件的正下方，且与待极化件的距离均为10mm。
[0040]所述上源极位于所述上栅极的正上方，间距为1mm；所述下源极位于所述下栅极的正下方，间距为1mm。
[0041]在覆有TFT阵列的玻璃基底上制备聚偏二氟乙烯
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四氟乙烯
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偏氟乙烯共聚物薄膜作为待极化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备，其特征在于，包括：支撑结构、金属旋转基板、待极化件、上源极、上栅极、下源极、下栅极；所述支撑结构作为双栅极极化设备的支撑底座；所述金属旋转基板设置于支撑结构的上方，且能够关于其中心点转动；所述待极化件，放置于所述金属旋转基板的上表面，随所述金属旋转基板转动；所述上源极和所述下源极为结构相同的圆形实心金属板；所述上栅极和所述下栅极为设置有均匀网格结构的金属圆盘；所述上栅极位于所述待极化件的正上方，所述下栅极位于所述待极化件的正下方；所述上源极位于所述上栅极的正上方，所述下源极位于所述下栅极的正下方。2.如权利要求1所述的一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备，其特征在于，所述上源极与所述上栅极之间的间距和所述下源极与所述下栅极之间的间距相同，该间距取值范围为1
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2mm。3.如权利要求2所述的一种用于压电薄膜原位极化工艺的双栅极极化设备，其特征在于，所述待极化件与所述上...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘思怡，史航宇，邢天宇，陈昭如，胡潇然，钟乐黎，王硕，张祖祺，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：新型
国别省市：
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