[發明專利]用于高密度儲能的鐵酸鉍基電介質薄膜及其制備方法和應用在審
| 申請號： | 201710193321.1 | 申請日： | 2017-03-28 |
| 公開（公告）號： | CN107056276A | 公開（公告）日： | 2017-08-18 |
| 發明（設計）人： | 林元華;潘豪;南策文;沈洋 | 申請（專利權）人： | 清華大學 |
| 主分類號： | C04B35/453 | 分類號： | C04B35/453;C04B35/47;C04B35/622;C04B35/634;C04B35/638;C04B41/00;C04B41/45;H01G4/12 |
| 代理公司： | 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201 | 代理人： | 趙天月 |
| 地址： | 10008*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 用于 高密度 鐵酸鉍基 電介質 薄膜 及其 制備 方法 應用 | ||
1.一種用于高密度儲能的鐵酸鉍基電介質薄膜，其特征在于，所述電介質薄膜化學成分通式為(1-x)BiFeO3-xSrTiO3，其中，x為摩爾分數，且0<x<1。
2.根據權利要求1所述的電介質薄膜，其特征在于，所述用于高密度儲能的鐵酸鉍基電介質薄膜的厚度為150nm-2μm。
3.根據權利要求1或2所述的電介質薄膜，其特征在于，所述用于高密度儲能的鐵酸鉍基電介質薄膜在Fe位進行過渡元素摻雜；
任選的，所述過渡元素的摻雜量為0.1wt％-2.0wt％。
4.一種制備權利要求1-3中任一項所述電介質薄膜的方法，其特征在于，包括：
(1)將Bi2O3、Fe2O3、SrCO3、TiO2和過渡元素氧化物MeO進行混合配料，以便得到鐵酸鉍基原料；
(2)將所述鐵酸鉍基原料和有機溶劑依次進行球磨、干燥和篩分處理，以便得到鐵酸鉍基粉末；
(3)將所述鐵酸鉍基粉末進行預燒處理，以便得到鐵酸鉍基陶瓷粉體；
(4)將所述鐵酸鉍基陶瓷粉體和粘合劑進行造粒和壓片處理，以便得到鐵酸鉍基陶瓷圓片；
(5)將所述鐵酸鉍基陶瓷圓片進行埋燒處理，以便得到鐵酸鉍基陶瓷靶材；
(6)將所述鐵酸鉍基陶瓷靶材進行脈沖激光沉積處理和退火處理，以便得到用于高密度儲能的鐵酸鉍基電介質薄膜。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述過渡元素氧化物中的Me為選自Mn，Sc，Cr，Ni，Nb中的至少之一；
任選的，所述鐵酸鉍基原料的組成為(1-x)Bi1.1Fe(1-y)MeyO3xSrTiO3，其中，0<x<1,0.001<y<0.02。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述有機溶劑為選自無水乙醇、丙醇、異丙醇和乙二醇中的至少一種；
任選的，所述球磨處理的時間為11-13小時；
任選的，所述鐵酸鉍基粉末的粒徑為100-500nm。
7.根據權利要求4-6中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述預燒處理的溫度為750-800攝氏度，時間為3.5-4.5小時。
8.根據權利要求4-7中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述粘合劑為選自聚乙烯醇、聚乙二醇、正硅酸乙酯和羥丙基甲基纖維素中的至少一種；
任選的，所述壓片處理的壓力為10-14MPa；
任選的，所述鐵酸鉍基陶瓷圓片的直徑為0.8-1.2英寸，厚度為3-6mm；
任選的，在步驟(5)中，所述埋燒處理的溫度為1050-1150攝氏度，時間為30-45分鐘。
9.根據權利要求4-8中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟(6)中，所述脈沖激光沉積處理的參數為：反應腔體本底真空度不高于5×10-6mbar，沉積時基底溫度為700-800攝氏度，腔體氧分壓為1-5Pa，通氧氣流量為1-10sccm，激光能量為1-2.5J/cm2；
任選的，所述退火處理的溫度為450-550攝氏度，氧分壓為200-800mbar，退火處理的時間為15-35min。
10.一種儲能器件，其特征在于，所述儲能器件包括權利要求1-3中任一項所述的用于高密度儲能的鐵酸鉍基電介質薄膜或采用權利要求4-9中任一項所述的方法得到的用于高密度儲能的鐵酸鉍基電介質薄膜。
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