[发明专利]一种自组装Ba(Hf,Ti)O3

说明书

本发明公开一种自组装Ba(Hf,Ti)O₃:HfO₂纳米复合无铅外延单层薄膜及其制备方法，包括Nb:SrTiO₃基片、BaHf_xTi_1‑xO₃层和上电极，其中BaHf_xTi_1‑xO₃层设置于Nb:SrTiO₃基片的上表面，上电极设置于BaHf_xTi_1‑xO₃层上表面，其中，x≥0.44，BaHf_xTi_1‑xO₃层厚度为400nm。制备包括如下过程：在Nb:SrTiO₃基片上表面制备BaHf_xTi_1‑xO₃层，在BaHf_xTi_1‑xO₃层上表面制备上电极。本发明的薄膜在提升击穿场强和储能密度的同时，使其能量效率维持在较高状态，并且有了一种新结构。

技术领域

本发明涉及储能薄膜材料领域，具体涉及一种自组装Ba(Hf,Ti)O₃:HfO₂纳米复合无铅外延单层薄膜及其制备方法。

背景技术

能源问题是目前全世界面对的问题之一，随着能源危机问题的日益突出和严重，人们对新能源的需求也更加迫切，所以新能源的存储技术和研发问题成为人们密切关注的问题之一。目前常见的储能器件有燃料电池、锂离子电池、超级电容等。燃料电池虽然能量转化效率高，燃料选择范围广，但其功率密度比较低，仍需提高。锂离子电池虽然其能量密度高，但是其在运用过程中有不能大电流放电，需要保护线路控制等缺点。超级电容虽然其功率密度高，充点时间短，但是其能量密度低，续航里程太短。与以上块状材料相比，薄膜电容器的具有更好的耐压特性，因此其储能密度会更好。薄膜电容器的主要特性如下：无极性，绝缘阻性很高，频率特性优异，而且介质损失很小。基于以上优点，薄膜电容器被大量使用在模拟电路的领域上。所以，在储能材料领域，薄膜存储器已成为热点研究之一。

与薄膜材料性能相关的参数有介电常数、击穿场强、储能密度、储能效率等，与此同时，温度稳定性也与其性能有着密切的关系。所以，提高薄膜材料的储能特性，得从这几个方面入手，只有具备介电常数高，击穿场强大，储能密度高，储能效率高，耐高温高压等优点时，才能满足人们的设计需求。由于影响薄膜性能的因素较多且相互之间会有制约关系，不同的制造工艺、不同的基底缓冲层、不同的生长条件都会对薄膜的性能产生影响。因此如何提升击穿场强和储能密度的同时，使薄膜存储器能量效率维持在较高状态是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在提供一种自组装Ba(Hf,Ti)O₃:HfO₂纳米复合无铅外延单层薄膜及其制备方法，本发明的薄膜在提升击穿场强和储能密度的同时，使其能量效率维持在较高状态，并且有了一种新结构。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自组装Ba(Hf,Ti)O₃:HfO₂纳米复合无铅外延单层薄膜，包括Nb:SrTiO₃基片、BaHf_xTi_1-xO₃层和上电极，其中BaHf_xTi_1-xO₃层设置于Nb:SrTiO₃基片的上表面，上电极设置于BaHf_xTi_1-xO₃层上表面，其中，x≥0.44。

优选的，BaHf_xTi_1-xO₃层厚度为400nm。