一种宽温区高储能效率PZT-BFO铁电薄膜材料的制备方法

一种宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，属于电子功能材料与器件领域。

背景技术：

1、随着不可再生能源的消耗、枯竭，开发可再生新型绿色能源迫在眉睫。可再生能源有风能、太阳能、水能、潮汐能、地热等，这些能源需要转化为电能才可以应用，而电能如何储存和运输是电能应用的关键部分。目前，电池、超级电容器和电介质电容器是常用地三大类电能储能器。虽然电池具有高能量存储密度，但其输出功率受到载流子移动缓慢的限制。电介质电容器具有高功率密度和快速放电速率，但其能量密度通常比电化学超级电容器低得多。提高电介质电容器的能量密度，开发新型的电介质电容器，以扩大其在许多新兴电力系统中的应用成为了研究的热点。目前常用的电介质电容器材料主要为陶瓷或聚合物材料，这些材料的有限能量密度通常比较小仅为1～2j/cm3，且储能效率及温度稳定性不高，因此，在电容器高功率密度的基础上提高其储能效率及温度稳定性成为高储能密度电容器亟需解决的关键问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，本发明通过利用具有高击穿强度、高储能效率的弛豫铁电材料(1-x)pb(zr0.52ti0.48)o3-xbifeo3(pzt-bfo)，通过溶胶凝胶法在pt(111)衬底上制备出具有高储能效率弛豫铁电薄膜pzt-bfo铁电薄膜材料。

2、本发明的目的通过如下技术方案实现：

3、一种宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：

4、1)将pzt-bfo前驱体溶液旋涂于pt(111)衬底上制得湿膜，所述pzt-bfo通式为(1-x)pb(zr0.52ti0.48)o3-xbifeo3通式中x＝0.1～0.3；

5、2)将步骤1)所得湿膜干燥、热解、退火制得单层pzt-bfo薄膜；

6、3)重复步骤1)和步骤2)，制得多层pzt-bfo薄膜。

7、优选的是，步骤1)所述pzt-bfo前驱体溶液由如下方法制得：先将原料c6h9bio6和pb(ch3coo)2·3h2o溶解在120℃冰醋酸和去离子水的混合液体中，然后将zr(oc3h7)4，ti(oc4h9)4和fe(c5h7o2)3在室温下溶解于乙酰丙酮和冰醋酸溶液中，将所得的两种混合溶液于80～100℃搅拌30min再次混合，并放置24～30h，得到浓度为0.2～0.3mol/l的前驱体溶液。

8、优选的是，步骤1)所述旋涂转速为4000～5000rpm，旋涂时间为30～50s。

9、优选的是，步骤2)所述干燥温度为200～300℃，干燥时间为5～7min。

10、优选的是，步骤2)所述热解温度为400～500℃，干燥时间为5～7min。

11、优选的是，步骤2)所述退火温度为700～760℃，干燥时间为5～7min，退火环境为空气氛围。

12、优选的是，步骤3)制得4～12层pzt-bfo薄膜。

13、本发明的有益效果是：获得具有纯度高、致密性好、平均晶粒尺寸小、电场击穿强度大、储能密度值大、储能效率高和热稳定性良好等优点的薄膜；本发明制备方法相对简单，是一种方便快捷的制备技术。

技术特征：

1.一种宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述pzt-bfo通式为(1-x)pb(zr0.52ti0.48)o3-xbifeo3，通式中x＝0.1～0.3。

3.根据权利要求1所述的宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)所述pzt-bfo前驱体溶液浓度为0.2～0.3mol/l。

4.根据权利要求1所述的宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤1)所述旋涂转速为4000～5000rpm，旋涂时间为30～50s。

5.根据权利要求1所述的宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤2)所述干燥温度为200～300℃，干燥时间为5～7min，热解温度为400～500℃，热解时间为5～7min，退火温度为700～760℃，退火时间为5～7min，退火环境为空气氛围。

6.根据权利要求1所述的宽温区高储能效率pzt-bfo铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤3)制得4～12层pzt-bfo薄膜。

技术总结
一种宽温区高储能效率PZT‑BFO铁电薄膜材料的制备方法，属于电子功能材料与器件领域。本发明是将PZT‑BFO前驱体溶液旋涂于衬底上制得PZT‑BFO湿膜；所得湿膜干燥、热解、退火制得单层PZT‑BFO薄膜；重复前两个步骤，制得多层PZT‑BFO薄膜。本发明的有益效果是获得具有纯度高、致密性好、平均晶粒尺寸小、电场击穿强度大、储能密度值大、储能效率高和热稳定性良好等优点的薄膜。

技术研发人员：韩飞飞,李东旭,邓建明,陈开远,韦文旺,李振夏
受保护的技术使用者：贺州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4