[發明專利]一種分子鐵電薄膜及其溶液浸泡生長方法

有效

• 申請號: 201310671979.0
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103740327A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 袁國亮;馬赫;常磊;高文秀
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于鐵電薄膜材料領域，涉及一種分子鐵電薄膜及其溶液浸泡生長方法。

背景技術

鐵電材料是指低于居里溫度時具有自發極化的材料，其自發極化方向可以在大于鐵電矯頑場的外加電場下重新定向。鐵電材料的應用比較廣泛，可被應用于制備鐵電隨機存儲器、鐵電場效應管、壓電傳感器、非線性光學元器件等。基于鐵電效應的數據存儲，其原理為利用外加電場控制鐵電體中微小區域的極化方向以作為不同的存儲狀態。

溶液法的基本原理是將原料（溶質）溶解在溶劑中，采取適當的措施造成溶液的過飽和狀態，使晶體在其中生長。

有一些中國專利介紹了有機薄膜的制備方法，例如中國專利CN1659303A熱蒸發有機材料，并將該蒸汽輸送至襯底表面以沉積有機薄膜；中國專利CN101157078A則是利用金屬類表面活性劑與催化劑的相互作用在基板表面制備有機薄膜。上述兩種方法的主要優點在于薄膜的均勻性與致密程度，但其并未涉及有機薄膜的電學性質。

只有少數專利介紹了有機存儲器器件。申請公布號為CN101807669A的中國專利，介紹了一種基于自組裝材料的有機存儲器。這種有機存儲器主要是利用烷基三氯硅烷的自組裝分子層與有機半導體界面處的陷阱電荷，調控自組裝層的勢壘性質，以電荷穿越勢壘層的幾率的不同作為不同的存儲狀態，進行數據存儲。這種存儲器需要利用外加電場讀取存儲器內部的狀態，其壽命會因為界面陷阱電荷與外加電場的相互作用，受到極大影響。

基于鐵電材料的非易失性極化的存儲，由于近年來提出的基于光伏效應等物理機制的一些非破壞性讀取方法，其理論壽命大大提高。有許多專利介紹了氧化物陶瓷鐵電薄膜及有機聚合物鐵電薄膜的制備方法，如中國專利CN103359785A介紹了一種鋪展溶膠并紅外線燒結的PZT系薄膜制備方法，中國專利CN101892522A介紹了一種利用氧等離子輔助脈沖激光沉積制備鈦鈮鎂酸鉛薄膜的方法，中國專利CN103102622A介紹了納米雜化PVDF復合膜及其制備方法等。

分子鐵電薄膜相較氧化物陶瓷鐵電薄膜，具備柔軟、環境友好的優點。一些有機-無機化合物鐵電體，相較有機鐵電聚合物，具備更大的自發極化強度、更高的居里溫度。然而，目前尚未有介紹基于有機-無機化合物鐵電體的分子鐵電薄膜的中國專利。

發明內容

本發明的目的是提供一種分子鐵電薄膜及其溶液浸泡生長方法。

實現本發明的技術方案是：一種分子鐵電薄膜，所述的鐵電薄膜具有鐵電性，所述薄膜為晶體薄膜。

所述鐵電薄膜具備自發極化，且薄膜任意區域的極化方向可被外電場反轉。

所述鐵電薄膜的組成物質為有機-無機化合物分子鐵電體，即有機基團與金屬陽離子或無機離子或無機分子基團的化合物，其中有機基團為具備非中心對稱性或手性或內部同時帶有正電荷與負電荷的基團。

所述的有機-無機化合物分子鐵電體，包括咪唑高氯酸鹽C₃N₂H₅ClO₄、內胺化合物(CH₃)₃N⁺CH₂COO^-·X（X=H₃PO₄，H₃AsO₄，CaCl₂·2H₂O）、酒石酸化合物MNaC₄H₄O₆·4H₂O（M=K，NH₄）、硫酸三甘氨酸(NH₃CH₂COOH)₃·H₂SO₄、二異丙胺化合物(CH₃CH₃CH)₂NH₄X（X=Cl，Br，I）、甲酸化合物(CH₃)₂NH₂M(HCOO)₃（M=Mn,Fe,Co,Ni,Zn）或錸酸1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷等。

一種分子鐵電薄膜的溶液浸泡生長方法，包括以下步驟：

步驟1、將有機-無機化合物分子鐵電體配成溶液；

步驟2、將步驟1制備的分子鐵電體溶液與清潔的基片相接觸，使該分子鐵電體溶液均勻地在基片上鋪展、蒸發，以獲得均勻的分子鐵電體薄膜；