[发明专利]铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料及制备与应用

权利要求书

1.一种铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料，其特征在于，所述铁电薄膜材料包含自下而上依次设置的衬底、导电缓冲层和薄膜层，所述薄膜层为铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅，化学组成为(1-x-y)Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-yPb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃，其中，x＝0.20～0.40，y＝0.18～0.60，所述铁电薄膜材料采用溶胶凝胶方法制备。

2.根据权利要求1所述的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料，其特征在于，所述衬底为Pt/Ti/SiO₂/Si衬底；所述导电缓冲层的组成为镍酸镧。

3.一种如权利要求1或2所述的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)取配制好的导电缓冲层的前驱体溶液，在经预处理的衬底上进行涂膜，涂膜结束后进行第一次退火使其结晶，在衬底上得到导电缓冲层；

(Ⅱ)取铅源、镁源、铌源、铟源和钛源配制铟-铅-镁-铌-钛的前驱体溶液，之后在导电缓冲层上进行涂膜，涂膜结束后进行第二次退火使其结晶，在导电缓冲层上得到薄膜层，最终得到铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料。

4.根据权利要求3所述的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述导电缓冲层的组成为镍酸镧，镍酸镧的前驱体溶液配制过程具体为：取镍源和镧源分别溶于乙二醇单甲醚中，之后混合再进行搅拌，之后进行陈化；

所述镧源的乙二醇单甲醚溶液中还加入稳定剂；

所述镍源和镧源的的摩尔比为1:1；

所述镍酸镧的前驱体溶液的浓度为0.1～0.3M；

搅拌的温度为室温，搅拌的时间为10～12h，置于阴凉处陈化一天。

5.根据权利要求3所述的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述衬底预处理过程具体为：取未处理的衬底依次置于丙酮、乙醇和去离子水中进行超声洗涤，后置于氮气氛围中进行干燥，得到经预处理的衬底，其中，超声的功率均为1500W，每次超声的时间为20min，干燥的温度为30℃，干燥的时间为20min；

步骤(Ⅰ)中，采用旋涂法进行涂膜，具体过程为：先以3000～4000rpm的速率甩胶20～60s，之后150～200℃下干燥，350～450℃下热解蒸发除去有机溶剂；重复上述步骤2～6次；最后在750～800℃退火5～60min。

6.根据权利要求3所述的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅱ)中，所述铅源为乙酸铅，所述镁源为乙酸镁，所述铌源为乙醇铌，所述铟源为乙酸铟，所述钛源为钛酸丁酯。

7.根据权利要求3所述的铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅铁电薄膜材料的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅱ)中，铟-铅-镁-铌-钛的前驱体溶液配制过程具体为：

(a)制备铅和镁的前驱体溶液：将充分干燥后的铅源和镁源分别用乙二醇单甲醚溶解，分别得到铅的前驱体溶液和镁的前驱体溶液；

(b)制备镁-铌的前驱体溶液：将铌源加入镁的前驱体溶液中，得到镁-铌的前驱体溶液；

(c)制备铟-镁-铌的前驱体溶液：将铟源加入镁-铌的前驱体溶液中，得到铟-镁-铌的前驱体溶液；

(d)制备铟-铅-镁-铌的前驱体溶液：将铅的前驱体溶液和铟-镁-铌的前驱体溶液混合，得到铟-铅-镁-铌的前驱体溶液；

(e)制备铟-铅-镁-铌-钛的前驱体溶液：将钛源的前驱体溶液加入铟-铅-镁-铌的前驱体溶液中得到铟-铅-镁-铌-钛的前驱体溶液。