比如使用的原料的配比(0.94Bi0.5Na0.5Ti03-0.06BaTi03)是在钛酸铋钠_钛酸钡的准同型相界(MPB)附近，因为在MPB组成附近材料通常具有较大的压电和铁电性能。溅射镍酸镧的工艺参数对镍酸镧的致密度和结晶质量有很大的影响。逐层进行旋转涂覆的工艺及相关参数对薄膜的质量和性能有很大的影响。比如旋转涂覆的速度和时间直接影响薄膜的厚度。每层热处理的温度和时间会影响薄膜的结晶度和表面粗糙度。
[0025]从反应机理分析，通过本方法可以制备得到高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜的原因如下:首先镍酸镧(LNO)在700°C热处理可以得到高度(100)取向的赝立方钙钛矿结构，另外由于钛酸铋钠-钛酸钡晶体的晶胞参数和镍酸镧晶体的晶胞参数非常接近，这样两者之间具有高度的晶格匹配性，此后在热处理的过程中钛酸铋钠-钛酸钡薄膜可以沿着已经高度(100)择优取向的LNO薄膜外延生长，从而得到了高度(100)择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡薄膜。
【附图说明】
[0026]图1为实施例1和对比例I中所得高度择优取向和随机取向的钛酸秘钠-钛酸钡无铅压电薄膜的XRD图谱。
[0027]图2是实施例1和对比例I中所得高度择优取向和随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜的应变随外加电场的变化曲线。
[0028]图3是实施例1和对比例I中所得高度择优取向和随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜的介电常数和介电损耗随外加电场的变化曲线。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0030]实施例1
[0031]制备高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜，其步骤如下:
[0032](I) BNT-BT前驱体溶液的制备:
[0033](a)按照化学通式0.94Bi0.5Na0.5Ti03-0.06BaTi03的化学计量比称取原料，将乙酸钠、硝酸铋溶于乙酸，搅拌并加热至沸腾20?30分钟制得溶液①；利用乙酰丙酮为络合剂将钛酸四正丁酯溶于乙二醇甲醚在50°C搅拌60分钟制得溶液②；将溶液②加入到溶液①，在70°C搅拌60分钟得到前驱体溶液A。
[0034](b)按照化学通式0.94Bi0.5Na0.5Ti03-0.06BaTi03的化学计量比称取原料，将乙酸钡溶于乙酸，搅拌并加热至沸腾20?30分钟制得溶液③；利用乙酰丙酮为络合剂将钛酸四正丁酯溶于乙二醇甲醚，在50°C搅拌60分钟制得溶液④；将溶液④加入到溶液③，在70°C搅拌60分钟得到前驱体溶液B。
[0035](c)将前驱体溶液A和前驱体溶液B混合，使用乙酸调整溶液的浓度为0.1M,并在70°C下搅拌300分钟制得BNT-BT的前驱体溶液。
[0036](2)LN0/Pt/Ti/Si02/Si 基片的制备:
[0037]首先用丙酮、蒸馏水和乙醇分别清洗Pt/Ti/Si02/Si基片30分钟，待基片干燥后使用磁控溅射仪在Pt/Ti/Si02/Si基片上溅射约150nm厚的镍酸镧。溅射条件为:溅射温度550°C、溅射压强IPa、溅射功率40W、溅射气氛Ar = O2= 3:2、溅射时间120分钟。溅射完成后在700 °C热处理30分钟。
[0038](3)薄膜的制备:用旋涂法将步骤⑴中制得的BNT-BT前驱体溶液涂覆在LNO/Pt/Ti/Si02/Si 基片上:
[0039](a)在LN0/Pt/Ti/Si02/Si基片上旋转涂覆一层BNT-BT前驱体溶液，转速为3000转/秒，时间为30秒。
[0040](b)将步骤(a)后所得的薄膜依次在管式炉中150°C处理5分钟，400°C处理5分钟，700 °C处理10分钟。
[0041](c)重复步骤(b)直至获得所需厚度的薄膜，最终在700°C退火处理120分钟，制得高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜。
[0042]对比例I
[0043]制备随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜，其步骤如下:
[0044](I) BNT-BT前驱体溶液的制备:
[0045](a)按照化学通式0.94Bi0.5Na0.5Ti03-0.06BaTi03的化学计量比称取原料，将乙酸钠、硝酸铋溶于乙酸，搅拌并加热至沸腾20?30分钟制得溶液①；利用乙酰丙酮为络合剂将钛酸四正丁酯溶于乙二醇甲醚在50°C搅拌60分钟制得溶液②；将溶液②加入到溶液①，在70°C搅拌60分钟得到前驱体溶液A。
[0046](b)按照化学通式0.94Bi0.5Na0.5Ti03-0.06BaTi03的化学计量比称取原料，将乙酸钡溶于乙酸搅拌并加热至沸腾20?30分钟制得溶液③；利用乙酰丙酮为络合剂将钛酸四正丁酯溶于乙二醇甲醚在50°C搅拌60分钟制得溶液④；将溶液④加入到溶液③，在70°C搅拌60分钟得到前驱体溶液B。
[0047](c)将前驱体溶液A和前驱体溶液B混合，使用乙酸调整溶液的浓度为0.1M,并在70°C下搅拌300分钟制得BNT-BT的前驱体溶液。
[0048](2) Pt/Ti/Si02/Si 基片的清洗:
[0049]将市售的Pt/Ti/Si02/Si基片切割成IXlcm的基片，用丙酮、蒸馏水和乙醇分别超声清洗Pt/Ti/Si02/Si基片30分钟，然后用高纯氮气将基片吹干。将干燥的基片在管式炉中700 °C热处理30分钟。
[0050](3)薄膜的制备:用旋涂法将步骤(I)中制得的BNT-BT前驱体溶液涂覆在Pt/Ti/Si02/Si基片上:
[0051](a)在Pt/Ti/Si02/Si基片上旋转涂覆一层BNT-BT前驱体溶液，转速为3000转/秒，时间为30秒。
[0052](b)将步骤(a)后所得的薄膜依次在管式炉中150°C处理5分钟，400°C处理5分钟，700 °C处理10分钟。
[0053](c)重复步骤(b)直至获得所需厚度的薄膜，最终在700°C退火处理120分钟，制得随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜。
[0054]图1给出了高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜和随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜的XRD图谱，对比发现在LN0/Pt/Ti/Si02/Si基片上制得的薄膜具有高度的(100)择优取向，而在Pt/Ti/Si02/Si基片上制得的薄膜具有随机取向结构。图2给出了高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜和随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜的应变随外加电压的变化曲线，从图中可以看出高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡薄膜比随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡薄膜具有更大的应变量。图3给出了高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜和随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜的介电常数和介电损耗随外加电压的变化关系，从图中可以看出在10kHz下高度择优取向的薄膜的介电常数为375，介电损耗为3%;随机取向的薄膜的介电常数为330，介电损耗为8%。通过图1-3可以得出结论:高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜比随机取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜具有更优异的压电和介电性能。通过本发明中所提供的方法制备的高度择优取向的钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜在微驱动器和微电容器等微电子器件中具有很好的应用前景。
[0055]实施例2
[0056]高度择优取向钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜的制备方法，采用以下步骤:
[0057](I)配置钛酸铋钠-钛酸钡前驱体溶液，具体采用以下方法:
[0058]a、将乙酸钠、硝酸铋溶于乙酸，利用乙酰丙酮为络合剂将钛酸四正丁酯溶于乙二醇甲醚，再将上述溶液混合得到前驱体溶液A ;
[0059]b、将乙酸钡溶于乙酸，利用乙酰丙酮为络合剂将钛酸四正丁酯溶于乙二醇甲醚，再将上述溶液混合得到前驱体溶液B ;
[0060]C、将前驱体溶液A和前驱体溶液B混合并在70°C下搅拌5小时，控制乙酸钠、硝酸铋、乙酸钡的摩尔比45:45:1，制得钛酸铋钠-钛酸钡前驱体溶液，并调整浓度至0.1M ;
[0061](2)在Pt/Ti/Si02/Si基片上溅射150nm镍酸镧，并在700°C热处理30分钟；
[0062](3)将溅射有镍酸镧的基片清洗干净后烘干，在清洗基片时，首先在丙酮中超声清洗30分钟，然后在蒸馏水中超声清洗30分钟，最