[发明专利]一种锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无铅梯度厚膜的制备方法，具体是一种锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜的制备方法。 

背景技术

压电材料是能够进行力-电能量转换的智能材料，广泛应用于航空、信息、生物、传感等领域。锆钛酸钡钙无铅压电材料以优越的压电性能和环境友好性、生物兼容性而成为最有可能替代锆钛酸铅（PZT）的压电材料之一。大面积无孔隙、无裂纹、均匀度一致性的锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜同时具有薄膜与体材料的优点，工作电压低，工作频率宽，灵敏度高，响应速度快，尺寸小可微型化、集成化且无界面效应，能够兼容半导体工艺。 

目前通过溶胶凝胶法和旋涂法制备锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜的制备方法未有报道。 

发明内容

本发明提供了一种锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜的制备方法，该方法简单可靠，工艺重复性好，可操作性强。 

本发明采用以下技术方案：一种锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜的制备方法，采用溶胶凝胶法和旋涂法制备，包括如下步骤： 

步骤1、以化学通式(1-x)Ba(Ti_0.8Zr_0.2)O₃-x(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃为依据，其中x=0.6，按化学通式中的比例称取乙酸钡、一水乙酸钙、钛酸四丁酯、硝酸氧锆，溶于冰醋酸、乙二醇甲醚和去离子水中，制得BZT-0.6BCT溶胶； 

步骤2、以化学通式(1-x)Ba(Ti_0.8Zr_0.2)O₃-x(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃为依据，令x=0.55，0.5，0.45，0.4，参照步骤1分别配置BZT-0.55BCT溶胶、BZT-0.5BCT溶胶、BZT-0.45BCT溶胶、BZT-0.4BCT溶胶；

步骤3、将步骤1所述BZT-0.6BCT溶胶旋涂到Pt/Ti/SiO₂基底上，进行中间热处理降温后，在中间处理得到的膜上继续旋涂步骤2所述BZT-xBCT溶胶，进行中间热处理，降温后重复涂膜直至最后一层旋涂；

步骤4、将步骤3所述旋涂至最后一层的湿膜进行最终热处理，得到锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜。

步骤3中所述中间热处理工艺为先以10℃/min的速度升温至150℃，保温10min，再以2.5℃/min的速度升温至500℃，保温30min，自然冷却至室温。 

步骤3中所述旋涂顺序依次为BZT-0.6BCT溶胶、BZT-0.55BCT溶胶、BZT-0.5BCT溶胶、BZT-0.45BCT溶胶、BZT-0.4BCT溶胶。 

步骤4中所述最终热处理工艺为先以10℃/min的速度升温至150℃，保温10min，再以2.5℃/min的速度升温至500℃，保温30min，最后以10-12℃/min的速度升温至800℃，保温120min。 

附图说明

图1 是制备得到的锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜材料的TEM的断面形貌图； 

图2 是制备得到的锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜材料的EDX钡的成分变化图；

图3 是制备得到的锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜材料的EDX钙的成分变化图；

图4 是制备得到的锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜材料的EDX钛的成分变化图；

图5 是制备得到的锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜材料的EDX锆的成分变化图；

图6 是制备得到的锆钛酸钡钙无铅梯度厚膜材料的电滞回线测试图。 

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定发明的实施范围。 

步骤1、以化学通式(1-x)Ba(Ti_0.8Zr_0.2)O₃-x(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃为依据，其中x=0.6，按化学通式中的比例称取乙酸钡、一水乙酸钙、钛酸四丁酯、硝酸氧锆，溶于冰醋酸、乙二醇甲醚和去离子水中，制得BZT-0.6BCT溶胶；