【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种pzt-cz异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法，属于化学工程。
技术介绍
1、随着不可再生能源地消耗、枯竭，开发可再生新型绿色能源迫在眉睫。可再生能源有风能、太阳能、水能、潮汐能、地热等，这些能源需要转化为电能才可以应用，而电能如何储存和运输是电能应用的关键部分。在飞速发展的电子科技、信息技术时代，微型化、高集成化以及高科技领域对于高储能密度高效率的需求逐步提高，基于铁电/反铁电薄膜/厚膜的研究越来越多。传统的体相陶瓷材料因自身相材料微观结构和性能的影响，难以承受高的击穿电场，因而储能密度值比较低，基于以上的种种限制，迫切需要寻找一种具有超高电场击穿强度的薄膜材料。反铁电pbzro3因存在电场诱导的反铁电相-铁电相相变而被认为是pzt材料体系中极化特点最为鲜明的。相比于pbzro3反铁电薄膜，pbzr0.52ti0.48o3薄膜具有高的最大极化强度pm值，这对储能密度是有利的，问题是其剩余极化强度pr值也很大且pbzr0.52ti0.48o3薄膜的击穿场强不高，因此，通过工艺控制或者结构设计等途径来解决上述瓶颈问题，对优化pbzr0.52ti0.48o3薄膜储能性能具有重要意义。例如，张天栋等人通过将pbzro3反铁电薄膜与介电氧化物al2o3薄膜通过人工手段构筑于一体而复合成薄膜材料使得复合薄膜的某一性质得到强化或者多种性质同时存在。相关研究发表在appliedphysics letters(2016)108(162902),1-5以及rsc advances 2016,6:71934等期刊上。可见，通过
2、很明显，这种利用氧化物与铁电薄膜构成的异质结构对于提高其抗击穿电场效果显著。本专利技术通过构筑氧化物ca0.2zr0.8o1.8与铁电薄膜pzt构成复合薄膜，不仅提高其抗击穿强度，而且改变其极化强度等性质，期望提高薄膜的储能性能，利于推动其在电容器器件以及集成化小型化领域的广泛应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种pzt-cz异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法。
2、本专利技术通过在pt(111)/tio2/sio2/si(100)衬底上利用溶胶凝胶旋涂法制备出具有超高电场击穿强度的pzt-cz异质结构薄膜材料，通过不同的结构方式控制薄膜的结构和性能。
3、本专利技术的目的通过如下技术方案实现：
4、一种pzt-cz异质结构超高击穿电场薄膜材料，其化学组成的化学通式为pbzrxti1-x，其中，0.2＜x<0.8。
5、上述pzt-cz异质结构超高击穿电场薄膜的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)将得到的pbzrxti1-x(pzt)前驱体溶液用匀胶机旋涂在pt(111)/tio2/sio2/si(100)衬底上或者sto衬底上得到一层pbzrxti1-x湿膜；
7、(2)将步骤(1)所得pzt湿膜通过干燥、热解、退火制得一层pzt薄膜；
8、(3)重复步骤(2)和步骤(3)多次，制得多层pzt薄膜；
9、(4)将得到的cz前驱体溶液旋涂于多层pzt薄膜上制得cz湿膜；
10、(5)将步骤(4)所得cz湿膜通过干燥、热解、退火制得一层cz薄膜；
11、(6)重复步骤(4)和步骤(5)多次，制得多层cz薄膜；
12、(7)pzt前驱体溶液用匀胶机旋涂在多层cz薄膜上制得pzt湿膜；
13、(8)将步骤(7)所得pzt湿膜通过干燥、热解、退火制得一层pzt薄膜；
14、(9)重复步骤(7)和步骤(8)多次，制得多层pzt薄膜。
15、优选的是，步骤(1)中pzt通式为pbzrxti1-x，其中，0.2＜x<0.8，所述pzt前驱体溶液浓度为0.3m。
16、优选的是，步骤(2)所述旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为40s。
17、优选的是，步骤(2)，步骤(5)和步骤(8)所述干燥温度为200-400℃，干燥时间为2-10min,热解温度为400-600℃，热解时间为2-10min，退火温度为600-800℃，于空气氛围中退火2-10min。
18、优选的是，步骤(3)和步骤(9)制得2层pzt薄膜。
19、优选的是，步骤(4)所述cz通式为ca0.2zr0.8o1.8，所述cz前驱体溶液浓度为0.01m。
20、优选的是，步骤(4)所述旋涂转速为2000rpm，旋涂时间为30s。
21、优选的是，步骤(6)制得2层cz薄膜。
22、由于采用上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
23、1、本专利技术获得具有纯度高、致密性好、平均晶粒尺寸小、损耗低、介电可调率高器件稳定性好等优点的薄膜。
24、2、本专利技术制备方法与制备过程简单、可控性强、制备周期短、成本低廉,是一种方便快捷的制备技术。
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1.一种PZT-CZ异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种PZT-CZ异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(1)所述PZT通式为PbZrxTi1-x，其中0.2＜x<0.8。所述PZT前驱体溶液浓度为0.3M。
3.根据权利要求1所述一种PZT-CZ异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(4)所述旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为40s。
4.根据权利要求1所述一种PZT-CZ异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(2)，步骤(5)和步骤(8)所述干燥温度均为200-400℃，干燥时间均为2-10min；所述热解温度均为400-600℃，热解时间均为2-10min；所述退火温度均为600-800℃，退火时间为均2-10min，退火环境均为空气氛围。
5.根据权利要求1所述的一种PZT-CZ异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(6)制得2～4层PZT薄膜。
6.根据权利要求1
7.根据权利要求1所述一种PZT-CZ异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(7)所述CZ前驱体溶液可由如下方法制得：按照摩尔比2：8称取Ca(CH3COOH)2和Zr(OC3H7)4原料，将这两种原料加入冰醋酸、甲酰胺和去离子水的混合物中，混合搅拌2h即得。
8.根据权利要求1所述一种PZT-CZ异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(4)所述旋涂转速为2000rpm，旋涂时间为30s。
9.根据权利要求1所述一种PZT-CZ异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(6)制得2层CZ薄膜。
...【技术特征摘要】
1.一种pzt-cz异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种pzt-cz异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(1)所述pzt通式为pbzrxti1-x，其中0.2＜x<0.8。所述pzt前驱体溶液浓度为0.3m。
3.根据权利要求1所述一种pzt-cz异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(4)所述旋涂转速为4000rpm，旋涂时间为40s。
4.根据权利要求1所述一种pzt-cz异质结构超高击穿电场薄膜材料的制备方法,其特征在于，步骤(2)，步骤(5)和步骤(8)所述干燥温度均为200-400℃，干燥时间均为2-10min；所述热解温度均为400-600℃，热解时间均为2-10min；所述退火温度均为600-800℃，退火时间为均2-10min，退火环境均为空气氛围。
5.根据权利要求1所述的一种pzt-...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩飞飞，李东旭，李韩，杨雪宁，全潮洋，李舜，
申请(专利权)人：贺州学院，
类型：发明
国别省市：
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