[發(fā)明專利]一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110032307.X
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112864320A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇元捷;李丹;李惟雄;謝光忠;黎威志;龔琪琛;張宇麟;陳彥夢;杜曉松;蔣亞東
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L49/02
• 分類號: H01L49/02;H01G4/33
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 霍淑利

1.一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，所述鐵電薄膜電容器包括由下至上依次層疊設(shè)置的柔性襯底(4)、底電極(3)、鐵電薄膜(2)和頂電極(1)；

當所述鐵電薄膜電容器充電時，將所述鐵電薄膜電容器向下彎曲對所述鐵電薄膜(2)施加壓應(yīng)力，以提升飽和極化強度以及儲能密度，從而增加了飽和極化強度，使得電容器兩端的電荷密度增加，進而提升所述鐵電薄膜電容器的充電效率；

當所述鐵電薄膜電容器放電時，將所述鐵電薄膜電容器向上彎曲對所述鐵電薄膜(2)施加張應(yīng)力，在不減小面內(nèi)飽和極化的前提下，降低剩余極化強度并讓P-E電滯回線變窄，從而提升所述鐵電薄膜電容器的放電效率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，所述柔性襯底(4)為聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、GdScO₃、DyScO₃或云母。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，所述鐵電薄膜(2)為BaTiO₃、BiFeO₃、BaZr_0.2Ti_0.8O₃、PbTiO₃、PbZr_0.52Ti_0.48O₃、SrTiO₃、K_0.5Na_0.5NbO₃或KNbO₃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，采用溶膠凝膠法、靜電紡絲、流延、旋涂、噴涂、滴涂、自組裝、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射中任意一種方法制備所述鐵電薄膜(2)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，所述采用磁控濺射方法制備所述鐵電薄膜(2)的工藝參數(shù)為：濺射溫度范圍：350-800℃，壓強：0.5-6Pa，氬氣與氧氣壓強比范圍：3：1到11：1，磁控濺射功率：30-120W，襯底到靶的距離：3-7cm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，所述鐵電薄膜(2)的厚度為20-30nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，采用熱蒸發(fā)真空鍍膜技術(shù)制備所述底電極和所述頂電極，工藝參數(shù)為：功率范圍：6-15KW，工作溫度：15-25℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，所述底電極和所述頂電極為鉑(Pt)、金(Au)或鈦(Ti)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，所述底電極和所述頂電極的厚度為100-200nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種調(diào)控鐵電薄膜電容器能量密度與充放電效率的方法，其特征在于，所述柔性襯底的厚度為40-160μm。