[发明专利]一种具有高储能密度与优良热稳定性的无铅外延多层薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高储能密度与优良热稳定性的无铅外延多层薄膜，其特征在于，包括Nb:SrTiO₃基片和层状结构，所述层状结构设置于Nb:SrTiO₃基片的上表面；所述层状结构包括若干层依次堆叠设置的第一层状结构，第一层状结构包括自下而上依次堆叠设置的BaZr_0.15Ti_0.85O₃层和BaZr_0.35Ti_0.65O₃层。

2.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度与优良热稳定性的无铅外延多层薄膜，其特征在于，Nb:SrTiO₃基片为(001)取向生长的单晶Nb:SrTiO₃基片，所述层状结构的厚度为260nm，其中，所有第一层状结构的厚度相同，每层第一层状结构中，BaZr_0.15Ti_0.85O₃层的厚度和BaZr_0.35Ti_0.65O₃层的厚度相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有高储能密度与优良热稳定性的无铅外延多层薄膜，其特征在于，所述第一层状结构设置2～12层。

4.一种具有高储能密度与优良热稳定性的无铅外延多层薄膜的制备方法，其特征在于，过程如下：

在Nb:SrTiO₃基片上表面依次重复制备BaZr_0.15Ti_0.85O₃层和BaZr_0.35Ti_0.65O₃层，其中，BaZr_0.15Ti_0.85O₃层和BaZr_0.35Ti_0.65O₃层的层数相同。

5.根据权利要求4所述的一种具有高储能密度与优良热稳定性的无铅外延多层薄膜的制备方法，其特征在于，在Nb:SrTiO₃基片上表面通过磁控溅射依次重复制备BaZr_0.15Ti_0.85O₃层和BaZr_0.35Ti_0.65O₃层，磁控溅射采用BaZr_0.15Ti_0.85O₃陶瓷靶材与BaZr_0.35Ti_0.65O₃陶瓷靶材。

6.根据权利要求5所述的一种具有高储能密度与优良热稳定性的无铅外延多层薄膜的制备方法，其特征在于，磁控溅射时，先对磁控溅射系统的沉积腔抽真空，使得沉积腔内真空度不小于10^-5mbar；再向沉积腔内通入氩气与氧气按照体积比为1/1混合而成的混合气体，此时沉积腔内气压为400mbar；再使沉积腔温度升高至850℃，然后将Nb:SrTiO₃基片在850℃、400mbar气压下进行烘烤10min，除去Nb:SrTiO₃基片表面的附着物；再将沉积腔抽真空，使沉积腔的真空度不小于10^-5mbar；再缓慢向沉积腔通入所述混合气体，使沉积腔内所需生长气压为0.2mbar；

待沉积腔中的气压稳定后，交替地调节BaZr_0.15Ti_0.85O₃陶瓷靶材与BaZr_0.35Ti_0.65O₃陶瓷靶材的位置以及生长时间，在Nb:SrTiO₃基片上实现相同厚度下不同周期的外延薄膜的生长；

生长结束后，向沉积腔内通入所述混合气体，使沉积腔的气压到达400mbar，并在该气压下对样品进行退火15min；退火结束后待温度降至室温得到具有高储能密度与优良热稳定性的无铅外延多层薄膜。