[发明专利]一种低漏导高耐压固态电介质薄膜电容器及其制备方法

说明书

本发明涉及电容器制备方法技术领域，涉及一种低漏导高耐压固态电介质薄膜电容器，包括壳体及封装在壳体内的电容器单元，所述电容器单元包括自上而下一次设置的上部电极、氧化物电介质薄膜、基底，所述氧化物电介质薄膜表面为一层结晶化的氧化物。还公开了一种低漏导高耐压固态电介质薄膜电容器的制备方法。本发明在选用的铝氧化合物表面经过结晶化处理，经过简单处理，实现了同一薄膜具有两种不同的结构，使该类铝氧化合物电介质薄膜的漏电流和击穿场强得到有效提升。

技术领域

本发明涉及电容器制备方法技术领域，涉及一种低漏导高耐压固态电介质薄膜电容器及其制备方法。

背景技术

目前，高储能密度和高效率的电介质储能器件是集成电路、高能脉冲功率等设备中最基本、最关键的元件之一，其在医用除颤器、混合动力汽车以及换能器、电磁轨道炮、激光武器等重要民用及国防设备中有着广泛的应用。除此之外，高稳定性、高储能作为一个衡量电子器件工作稳定性与性能的关键指标同样重要。漏电流是电介质电容器的一个关键参数，较大的漏电流会导致储能器件存在较大的损耗并带来发热问题，进而影响器件的长久使用稳定性。高储能则与介电材料的耐压场强密切相关，较高的击穿场强会大幅提升介电电容器的储能密度。

氧化物介电材料作为一种无机物，稳定性高，发展潜力大。尤为特别地，铝氧化合物是一种常见的氧化物，储量丰富，价格低廉，在应用推广方面具有优异的优越性。当前以铝氧化合物为介质的介电电容器已有大量应用，但是耐压强度仍然较低，漏导过高。为了解决上述问题，大量研究者通过对铝氧化合物进行掺杂或者叠加其他氧化物层优化其耐压和漏导，例如掺杂硼元素，硅元素，叠加钛酸钡等。无论是掺杂还是叠层，工艺复杂，且由于纳米粒子的团聚效应或者不同氧化物之间的兼容性，工艺存在一定困难。

发明内容

本发明为了解决上述技术不足而提供一种低漏导高耐压固态电介质薄膜电容器及其制备方法，能提高电容器的储能密度和稳定性。

本发明公开了一种低漏导高耐压固态电介质薄膜电容器，包括壳体及封装在壳体内的电容器单元，所述电容器单元包括自上而下一次设置的上部电极、氧化物电介质薄膜、基底，所述氧化物电介质薄膜表面为一层结晶化的氧化物。

作为优化，所述氧化物电介质薄膜为铝氧化合物，厚度为200-300nm；质地均匀，其击穿场强可达750MV/m。

作为优化，所述氧化物电介质薄膜表面结晶化的氧化物厚度为5-10nm。

作为优化，所述上部电极为金属电极，厚度为150-250nm。

作为优化，所述上部电极沉积在氧化物电介质薄膜上。

一种低漏导高耐压固态电介质薄膜电容器的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)制备铝氧化合物溶胶前驱体：

(1-1)将0.01-0.02mol异丙醇铝进行研磨，随后加入到50-60mL乙二醇乙醚中进行超声分散10-30min，并于60-80℃恒温搅拌0.5-1h；

(1-2)在步骤(1-1)所得的溶液中加入0.02-0.03mol乙酰丙酮，在60～80℃下恒温搅拌0.5-1h，得到溶液；

(1-3)在步骤(1-2)所得的溶液中加入10mL冰醋酸，在60-80℃下恒温搅拌0.5-1h，得到澄清的溶胶前驱体；

(2)将步骤(1-3)制得的溶胶前驱体涂覆在基底上，并进行热处理，制得1层该氧化物薄膜；重复此步骤5-9次后，经450℃退火3-5h制得铝氧化合物薄膜；

(3)将步骤(2)得到铝氧化合物薄膜的表面经过Plasma处理(等离子激元处理)，得到表面结晶化的铝氧化合物薄膜；

(4)采用蒸发镀膜法或磁控溅射法在上述铝氧化合物薄膜上制备一层金属薄膜作为上部电极，得到电容器单元；