【技术实现步骤摘要】
本申请涉及压电材料，特别是涉及一种驰豫铁电单晶电极及其制备方法。
技术介绍
1、弛豫铁电单晶是近二十年新发展的性能最为优异的压电材料。其典型代表为铌镁酸铅-钛酸铅(pmn-pt)和铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅(pin-pmn-pt)。其压电常数d33达到1200-2000pc/n，是锆钛酸铅(pzt)压电陶瓷的4-5倍，并且具有超大的机电耦合系数。以弛豫铁电单晶为材料的压电元件在医学超声成像、水声系统、高应变执行器等众多领域均具有卓越的压电性能。驰豫铁电单晶压电元件即将驰豫铁电单晶晶片加工成需要的尺寸、形状后，在晶体表面镀一定厚度的贵金属层，一般为贵金属金、银。驰豫铁电单晶压电元件除了要具有性能均匀良好的晶体材料以外，晶体表面的镀金属层同样影响其使用性能。
2、驰豫铁电单晶作为压电元件应用时要在表面制备金、银等贵金属层作为电极。贵金属层一般通过离子溅射或者磁控溅射设备在单晶表面溅镀制备。由于驰豫铁电单晶元件在使用时还要经过二次切割加工、焊接接线等，极易发生贵金属层剥落的问题，导致压电元件失效，因此对贵金属层和晶体之间的敷接质量提出了较高要求。目前高质量驰豫铁电单晶电极一般是通过磁控溅射的方法获得，但是磁控溅射真空度高，时间较长，成本高，不利于驰豫铁电单晶电极的成本控制及应用推广。普通低真空度离子溅射镀层可靠性低，良品率较低，难以达到实际产业化应用要求。
3、因此，需要开发出一种能解决驰豫铁电单晶电极中贵金属层和驰豫铁电单晶晶片之间界面结合强度不高，贵金属层易剥落的问题的方法。
技
1、本申请的目的在于提供一种驰豫铁电单晶电极及其制备方法，以解决驰豫铁电单晶电极中贵金属层和驰豫铁电单晶晶片之间界面结合强度不高，贵金属层易剥落的问题，提高驰豫铁电单晶电极的良品率。具体技术方案如下：
2、本申请的第一方面提供了一种驰豫铁电单晶电极的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
3、配置磨料水溶液，对驰豫铁电单晶晶片进行喷砂处理，得到喷砂处理后的驰豫铁电单晶晶片；
4、采用离子溅射法，在真空度为1×10-1-1×10-2pa、保护气体环境中，在所述喷砂处理后的驰豫铁电单晶晶片上溅射过渡金属，制备过渡金属层；
5、所述过渡金属层的材料选自金属单质或合金中的至少一种；所述金属单质选自ti、zn、cr、ni或co中的至少一种；所述合金选自nicr或tial中的至少一种；
6、采用离子溅射法，在真空度为1×10-1-1×10-2pa、保护气体环境中，在所述过渡金属层上溅射贵金属，制备贵金属层，获得所述驰豫铁电单晶电极；
7、所述贵金属层的材料选自金或银中的至少一种；
8、所述保护气体选自氩气、氮气中的至少一种。
9、在本申请的一种实施方案中，所述喷砂处理包括：喷砂压力为0.05-0.3mpa，喷砂角度为45°-90°，喷砂时间为30-120s。
10、在本申请的一种实施方案中，所述配置磨料水溶液包括：
11、采用氧化铝、石英砂、碳化硅或氧化锆中的至少一种作为磨料，配置磨料水溶液；基于所述磨料水溶液的总质量，所述磨料的质量百分含量为20-35％；
12、所述磨料的粒径dv90为5-300μm。
13、在本申请的一种实施方案中，所述喷砂处理后的驰豫铁电单晶晶片表面粗糙度ra为100-500nm。
14、在本申请的一种实施方案中，所述驰豫铁电单晶晶片的材料选自铌镁酸铅-钛酸铅或铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅；所述驰豫铁电单晶晶片的厚度为0.5-4mm。
15、在本申请的一种实施方案中，所述过渡金属层的厚度为10-100nm。
16、在本申请的一种实施方案中，所述贵金属层的厚度为20-200nm。
17、在本申请的一种实施方案中，所述溅射过渡金属的条件包括：放电电压为1-5kv，电流为10-50ma，溅射时间为30-300s。
18、在本申请的一种实施方案中，所述溅射贵金属的条件包括：放电电压为1-5kv，电流为10-100ma，溅射时间为60-600s。
19、本申请的第二方面提供了一种根据本申请第一方面所述的制备方法制得的驰豫铁电单晶电极。
20、本申请的有益效果：
21、本申请提供了一种驰豫铁电单晶电极及其制备方法，以解决驰豫铁电单晶电极中贵金属层和驰豫铁电单晶晶片之间界面结合强度不高，贵金属层易剥落的问题。具体地，在采用离子溅射之前，采用喷砂处理的方式对驰豫铁电单晶晶片表面进行表面粗糙度控制，通过喷砂处理调控驰豫铁电单晶晶片表面粗糙度，同时，驰豫铁电单晶晶片和贵金属层的热膨胀系数差异较大，使得贵金属层易剥落，本申请在制备贵金属层之前制备过渡金属层，可减少驰豫铁电单晶晶片和贵金属层的热错配，从而提高包括贵金属层和过渡金属层的金属材料层和驰豫铁电单晶晶片之间的界面结合强度。通过本申请的制备方法，能够短时间、低成本的获得高质量的驰豫铁电单晶电极，有利于提高驰豫铁电单晶压电元件的良品率，促进驰豫铁电单晶压电元件在器件中的应用发展。
22、当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.一种驰豫铁电单晶电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷砂处理包括：喷砂压力为0.05-0.3Mpa，喷砂角度为45°-90°，喷砂时间为30-120s。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述配置磨料水溶液包括：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷砂处理后的驰豫铁电单晶晶片表面粗糙度Ra为100-500nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述驰豫铁电单晶晶片的材料选自铌镁酸铅-钛酸铅或铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅；所述驰豫铁电单晶晶片的厚度为0.5-4mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属层的厚度为10-100nm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述贵金属层的厚度为20-200nm。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溅射过渡金属的条件包括：放电电压为1-5KV，电流为10-50mA，溅射时间为30-300
9.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溅射贵金属的条件包括：放电电压为1-5KV，电流为10-100mA，溅射时间为60-600s。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法制得的驰豫铁电单晶电极。
...【技术特征摘要】
1.一种驰豫铁电单晶电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷砂处理包括：喷砂压力为0.05-0.3mpa，喷砂角度为45°-90°，喷砂时间为30-120s。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述配置磨料水溶液包括：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述喷砂处理后的驰豫铁电单晶晶片表面粗糙度ra为100-500nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述驰豫铁电单晶晶片的材料选自铌镁酸铅-钛酸铅或铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅；所述驰豫铁电单晶晶片的厚度为0.5-4mm...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑彧，李辉，童亚琦，张微，王震，
申请(专利权)人：中材人工晶体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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