[发明专利]一种铁酸铋基三元固溶体介电薄膜材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于介电储能的铁酸铋基三元固溶体介电薄膜材料，其特征在于，所述固溶体介电薄膜材料的化学成分通式为(1-x-y)BiFeO₃-xBaTiO₃-ySrTiO₃，其中，x、y为摩尔分数，且0.2≤x≤0.4,0.45≤y≤0.6，0x+y1；

所述介电薄膜材料采用以下方法制备：

1)将Bi₂O₃、Fe₂O₃、BaCO₃、SrCO₃和TiO₂原料按选定的化学计量比进行混合配料，Bi₂O₃原料在化学计量比基础上过量5-20％以弥补制备过程中Bi元素的挥发损失；将所述原料和有机溶剂混合，依次进行球磨、干燥和筛分处理，得到均匀混合的原料粉体；

2)将所述原料粉体进行预烧处理，预烧处理的温度为700-900摄氏度，时间为2-4小时；然后与有机溶剂混合进行二次球磨、干燥，球磨处理的时间均为6-12小时，所述原料粉末的粒径为100-500nm；将所得原料粉体与粘合剂混合进行造粒、压片、和冷等静压成型处理，得到铁酸铋基三元固溶体陶瓷坯体；

3)将所述陶瓷胚体进行埋烧处理，所述埋烧处理的温度为1000-1300摄氏度，时间为0.5-3.0小时；得到铁酸铋基三元固溶体陶瓷靶材；

4)将所述铁酸铋基三元固溶体陶瓷靶材进行脉冲激光沉积和退火处理，即得到铁酸铋基三元固溶体介电薄膜材料。

2.如权利要求1所述的一种用于介电储能的铁酸铋基三元固溶体介电薄膜材料，其特征在于：所述薄膜材料的厚度为50nm-10μm。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于介电储能的铁酸铋基三元固溶体介电薄膜材料，其特征在于，在步骤1)和步骤2)中，所述有机溶剂为选自无水乙醇、丙醇、异丙醇和乙二醇中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于介电储能的铁酸铋基三元固溶体介电薄膜材料，其特征在于，步骤2)所述造粒的粒径为20-80目；所述压片处理的压力为5-15MPa；所述冷等静压处理的压力为20-50MPa，保压时间为5-20分钟。

5.根据权利要求1或2中所述的一种用于介电储能的铁酸铋基三元固溶体介电薄膜材料，其特征在于，在步骤4)中，所述脉冲激光沉积处理的参数为：脉冲激光沉积腔体内本底真空度低于5×10^-6mbar，沉积时基底温度为600-800摄氏度，腔体氧分压为0.5-20Pa，通氧气流量为1-20sccm，激光能量为0.5-2.5J/cm²。

6.根据权利要求1或2中所述的一种用于介电储能的铁酸铋基三元固溶体介电薄膜材料，其特征在于，在步骤4)中，所述退火处理的温度为400-600摄氏度、氧分压为200-800mbar，退火处理的时间为15-60分钟。