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专利号: 2020103207076
申请人: 济南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种兼具正负电卡效应的钛酸铋钠基薄膜,其特征在于,以钛酸铋钠为基材,B位复合引入铁离子和钨离子。

2.根据权利要求1所述的钛酸铋钠基薄膜,其特征在于,所述的薄膜的组成通式为Na0.5×aBi0.5×b(Ti1-x-yWxFey)O3,其中,1.01≤a≤1.02,1.01≤b≤1.04,0.01≤x≤0.02,0.01≤y≤0.02。

3.一种权利要求1所述的钛酸铋钠基薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)准备底电极;

(2)Na0.5×aBi0.5×b(Ti1-x-yWxFey)O3前驱体溶液制备:(a)选择乙酸钠、乙酸铋或硝酸铋、硝酸铁、钨酸钠、钛酸四异丙酯作为原料,按照Na0.5×aBi0.5×b(Ti1-x-yWxFey)O3的化学计量比,准确称取原料;

(b)先量取乙酰丙酮和乙二醇甲醚于烧杯中,再将钛酸四异丙酯加入其中,室温下搅拌

3-5小时,定义为溶液1;

将已称取的乙酸铋或硝酸铋、乙酸钠、硝酸铁溶解于乙二醇甲醚中,于40 70°C加热搅~拌;将称取的钨酸钠溶解于乙二醇中,于40 70°C加热搅拌;以上两种溶液完全溶解后混合,~定义为溶液2;

称取聚乙二醇600溶解于乙酸中,室温搅拌直至完全溶解,定义为溶液3;

(c)所有溶液冷却至室温后,将溶液2、溶液3加入到溶液1中,室温下搅拌10-15小时,获得前驱体溶液,备用;

(3)在底电极上沉积钛酸铋钠基薄膜

将前驱体溶液均匀地旋涂在底电极上,然后置于热板上烘干,再进行退火过程,重复上述“旋涂-烘干-退火”的过程;

(4)在钛酸铋钠基薄膜上沉积顶电极

采用金属Pt或Au靶,用直流磁控溅射的方法在钛酸铋钠基薄膜上沉积顶电极。

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述的底电极为Pt/Ti/SiO2/Si或Pt/TiO2/Mica。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述的底电极在使用前,依次置于无水乙醇和丙酮的混合液,和去离子水中,各超声10-30min,并用红外灯烘干。

6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述的Pt/TiO2/Mica基片,其制备方法为:选用厚度<50 mm氟晶云母(Mica)作为基片;

制备TiO2前驱体溶液:将乙酰丙酮和钛酸四异丙酯先后加入乙二醇甲醚中,加以搅拌后得到TiO2前驱体溶液,备用;

将TiO2前驱体溶液旋涂在Mica上,然后烘干,再进行退火处理,重复 “旋涂-烘干-退火”的过程共3-5次,得到TiO2/Mica,备用;

用直流磁控溅射的方法在TiO2/Mica上沉积Pt薄膜,得到Pt/TiO2/Mica。

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述的制备TiO2前驱体溶液, 具体为,将0.30 ml乙酰丙酮和0.89 ml钛酸四异丙酯先后加入28.81 ml乙二醇甲醚中,并搅拌1-5 h,得到浓度为0.1 mol/L的TiO2前驱体溶液。

8.根据权利要求6中所述的制备方法,其特征在于,

所述的旋涂转速为3000转/分钟,时间为30 s;烘干温度为250  °C,烘干时间为3 min;

退火温度为450 °C,退火时间为8 min;

所述的用直流磁控溅射的方法在TiO2/Mica上沉积Pt薄膜,操作参数为:直流磁控溅射沉积底电极时气氛为Ar,真空度为0.05 mbar,电流为30 mA,底电极厚度为80 nm;底电极预处理时气氛为N2,温度为500 °C,时间为8 min。

9.根据权利要求3中所述的制备方法,其特征在于,所述的步骤(3)中,旋涂时转速为

3000转/分钟,时间为30秒;烘干温度为200 °C,烘干时间为3 min;预处理温度为350 ℃,预处理时间为2 min,退火气氛为空气或O2,退火温度为500-550 °C,退火时间为6 10 min。

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10.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中沉积顶电极时气氛为Ar,真空度为0.05 mbar,电流为30 mA,顶电极直径为200 μm。