多元柔性介电电容器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115835776A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211486507.3(22)申请日2022.11.24(71)申请人中国科学院深圳先进技术研究院地址518055广东省深圳市南山区西丽深圳大学城学苑大道1068号(72)发明人钟高阔陈骞鑫任传来安峰钟向丽(74)专利代理机构深圳市世纪恒程知识产权代理事务所44287专利代理师胥巧莉(51)Int.Cl.H10N97/00(2023.01)C23C14/28(2006.01)C23C14/20(2006.01)C23C14/08(2006.01)权利要求书3页说明书15页附图8页(54)发明名称多元柔性介电电容器及其制备方法(57)摘要本发明公开一种多元柔性介电电容器及其制备方法，其中，多元柔性介电电容器包括柔性衬底层、底电极层、多元介电层及顶电极层，所述底电极层形成于所述柔性衬底层；所述多元介电层形成于所述底电极层；所述顶电极层形成于所述多元介电层。本发明制备的多元柔性介电电容器与单元介电电容器相比提升了87.5％的最大击穿场强；同时，本发明结合多种材料的性质构建多元柔性介电电容器，提高了其饱和极化并降低了剩余极化；最后，本发明的多元柔性介电电容器具有超高储能性能。这些为新型介电电容器的探索与发展提供了新思路和新方法。CN115835776ACN115835776A权利要求书1/3页1.一种多元柔性介电电容器，其特征在于，包括：柔性衬底层；底电极层，所述底电极层形成于所述柔性衬底层；多元介电层，所述多元介电层形成于所述底电极层；及顶电极层，所述顶电极层形成于所述多元介电层。2.如权利要求1所述的多元柔性介电电容器，其特征在于，所述柔性衬底层为柔性云母衬底，所述多元柔性介电电容器还包括缓冲层，所述缓冲层形成于所述柔性衬底层，所述底电极层形成于所述缓冲层。3.如权利要求2所述的多元柔性介电电容器，其特征在于，所述缓冲层由Co、Fe和O元素组成。4.如权利要求3所述的多元柔性介电电容器，其特征在于，所述缓冲层的材料为CoFeXO4(X＝1,2)。5.如权利要求1所述的多元柔性介电电容器，其特征在于，所述底电极层和顶电极层由Sr、Ru和O或由In、Sn和O元素组成。6.如权利要求5所述的多元柔性介电电容器，其特征在于，所述底电极层为SRO、ITO或YSZ薄膜中的一者，所述顶电极层为SRO、ITO或YSZ薄膜中的一者。7.如权利要求1至6中任一项所述的多元柔性介电电容器，其特征在于，所述多元介电层为二元A1A2介电层或三元B1B2B3介电层；所述二元A1A2介电层的A1层由Pb、La、Zr、Ti和O元素组成，A2层由Ba、Ti和O，或由Sr、Ti和O元素组成；所述三元B1B2B3介电层的B1层由Pb、La、Zr、Ti和O元素组成，B2层由Ba、Ti和O元素组成，B3层由Sr、Ti和O元素组成。8.如权利要求7所述的多元柔性介电电容器，其特征在于，所述二元A1A2介电层为PLZT/BTO或PLZT/STO，其中A1层的PLZT化学式为(Pb1‑X,LaX)(Zr1‑Y,TiY)O3(X＝0～0.15；Y＝0～0.2)，A2层的BTO化学式为BaTiO3，STO化学式为SrTiO3。且/或，所述三元B1B2B3介电层为PLZT/BTO/STO，其中B1层的PLZT化学式为(Pb1‑Z,LaZ)(Zr1‑W,TiW)O3(Z＝0～0.15；W＝0～0.2)，B2层的BTO化学式为BaTiO3，B3层的STO化学式为SrTiO3。9.一种如权利要求1至8中任一项所述的多元柔性介电电容器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：提供柔性衬底层，对其进行前处理并固定；通过脉冲激光沉积系统在所述柔性衬底层上依次沉积底电极层、多元介电层和顶电极层；进行冷处理，获得多元柔性介电电容器。10.如权利要求9所述的多元柔性介电电容器的制备方法，其特征在于，所述提供柔性衬底层，对其进行前处理并固定的步骤具体为：使用氮气喷枪对所述柔性衬底层进行喷洗，清除表面灰尘及杂质；利用高温银浆将其粘结于脉冲激光沉积系统的生长腔器的主靶位的正上方。11.如权利要求9所述的多元柔性介电电容器的制备方法，其特征在于，所述柔性衬底2CN115835776A权利要求书2/3页层为柔性云母衬底，在沉积所述底电极层之前，还包括：通过脉冲激光沉积系统在所述柔性衬底层上沉积缓冲层；再于所述缓冲层上依次沉积底电极层、多元介电层和顶电极层。12.如权利要求11所述的多元柔性介电电容器的制备方法，其特征在于，所述缓冲层为CoFeXO4(X＝1,2)薄膜；沉积缓冲层的具体参数包括：沉积腔真空度小于等于5×10‑5Pa，沉积温度为610℃～660℃，氧分