[發(fā)明專利]一種含缺陷偶極子的柔性鐵電薄膜及制作方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202210294946.8 | 申請(qǐng)日： | 2022-03-23 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN114665003A | 公開(kāi)（公告）日： | 2022-06-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王金斌;唐銘鍇;任傳來(lái);鐘高闊;戴李雨芬;鐘向麗;譚叢兵;張園;安峰 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 湘潭大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01L37/02 | 分類號(hào)： | H01L37/02;C23C14/28;C23C14/08 |
| 代理公司： | 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465 | 代理人： | 齊寶玲 |
| 地址： | 411105 湖*** | 國(guó)省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 缺陷 偶極子 柔性 薄膜 制作方法 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種含缺陷偶極子的柔性鐵電薄膜及制作方法；其主要包括：云母襯底，以及在云母襯底上依次生長(zhǎng)的緩沖層CoFe2O4薄膜、底電極層SrRuO3薄膜和鐵電功能層Pb(Zr0.2Ti0.8)O3薄膜。在制作方法中均采用脈沖激光沉積工藝，通過(guò)使用不同的工藝參數(shù)，控制Pb(Zr0.2Ti0.8)O3鐵電薄膜中Pb離子的揮發(fā)，從而在鐵電薄膜中引入Pb離子空位與O空位結(jié)合形成缺陷偶極子。在鐵電功能層中引入缺陷偶極子可以有效地調(diào)控鐵電疇翻轉(zhuǎn)過(guò)程，從而提高其極化狀態(tài)的改變量，在室溫附近產(chǎn)生巨電卡效應(yīng)在施加和撤去外電場(chǎng)前后極化強(qiáng)度的改變量可達(dá)50μC/cm2；在固態(tài)制冷領(lǐng)域上具有廣闊的應(yīng)用前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電子材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及一種含缺陷偶極子的柔性鐵電薄膜及制作方法。
背景技術(shù)
鐵電材料具有在一定溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化在電場(chǎng)作用下可以發(fā)生變化的特性，在近幾十年的功能材料中引人注目。由于鐵電材料具有非常好的介電性、壓電性和熱釋電性等多種不同的性質(zhì)，其在非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器、傳感器、電容器和換能器等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
鐵電材料的電卡效應(yīng)是指在絕熱條件下，施加或移除外電場(chǎng)能引起鐵電體極化強(qiáng)度的改變，從而導(dǎo)致材料溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象。在不加外電場(chǎng)時(shí)，鐵電體內(nèi)部電偶極子任意取向，材料處于極化無(wú)序狀態(tài)，此時(shí)具有較大的系統(tǒng)熵，如果對(duì)材料施加外電場(chǎng)，則電偶極子成高度取向一致，材料從極化無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)變成有序狀態(tài)，從而引起系統(tǒng)熵的減小，絕熱條件下系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱交換，材料極化狀態(tài)的改變會(huì)向外界放出熱量，導(dǎo)致環(huán)境溫度升離。如果移除外加電場(chǎng)，材料從極化有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變成無(wú)序狀態(tài)，絕熱去極化過(guò)程會(huì)使材料吸收熱量，從而引起環(huán)境溫度降低。然而，大部分鐵電材料在居里溫度之上，才能具備巨電卡效應(yīng)，同時(shí)要給鐵電材料施加高壓電場(chǎng)，可能導(dǎo)致鐵電材料遭到破壞而失去巨電卡效應(yīng)。
綜上所述，鐵電材料在撤去電場(chǎng)后其極化值變化越大，其系統(tǒng)熵的增加越多，在去極化過(guò)程吸收的熱量也就越多。
因此，在鐵電材料的電卡效應(yīng)領(lǐng)域提供一種在撤去外加電場(chǎng)過(guò)程中能夠具有較大極化值變化的鐵電薄膜是本領(lǐng)域亟需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種含缺陷偶極子的柔性鐵電薄膜及制作方法。與傳統(tǒng)正常的鐵電薄膜相比，在撤去外加電場(chǎng)過(guò)程中本發(fā)明設(shè)計(jì)的鐵電薄膜具有較大的極化強(qiáng)度變化；同時(shí)在固態(tài)制冷方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
為了實(shí)現(xiàn)上述效果，本發(fā)明目的之一提供了一種含缺陷偶極子的柔性鐵電薄膜，
包括：云母襯底，以及在所述云母襯底上依次生長(zhǎng)的緩沖層、底電極層和鐵電功能層。
優(yōu)選的，在上述一種含缺陷偶極子的柔性鐵電薄膜中，所述緩沖層的材料為CoFe2O4薄膜，厚度為8-15nm。
優(yōu)選的，在上述一種含缺陷偶極子的柔性鐵電薄膜中，所述底電極層的材料為SrRuO3薄膜，厚度為25-50nm。
優(yōu)選的，在上述一種含缺陷偶極子的柔性鐵電薄膜中，所述鐵電功能層的材料為Pb(Zr0.2Ti0.8)O3薄膜，厚度為240-320nm。
采用上述的技術(shù)方案，至少有如下技術(shù)效果：
一方面由于云母襯底層與層之間是由范德華力鏈接而不是化學(xué)鍵，這使得云母片非常容易分層，可以得到非常薄的云母襯底，具備良好的柔性和熱穩(wěn)定性。
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