CN108682558A - 一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法 - Google Patents
一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108682558A CN108682558A CN201810727819.6A CN201810727819A CN108682558A CN 108682558 A CN108682558 A CN 108682558A CN 201810727819 A CN201810727819 A CN 201810727819A CN 108682558 A CN108682558 A CN 108682558A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thin film
- transparent
- flexible
- voltage
- film capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims abstract description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 17
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 12
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 12
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 12
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims description 7
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 4
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- SKKNACBBJGLYJD-UHFFFAOYSA-N bismuth magnesium Chemical compound [Mg].[Bi] SKKNACBBJGLYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004291 polyenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
- H01G7/06—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture having a dielectric selected for the variation of its permittivity with applied voltage, i.e. ferroelectric capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法，所述薄膜电容器包含基底、底电极、介电可调的薄膜和顶电极。通过顶电极和底电极施加电压信号控制介电可调薄膜的介电常数从而达到调整电容大小的功能。本发明的底电极和顶电极均为透明纳米银纤维网络电极。所述薄膜电容器的制备方法包括：首先，在衬底上制备透明纳米银纤维网络作为底电极；其次，以脉冲激光沉积方法在所述底电极上制备介电可调薄膜；然后在所述介电可调薄膜上制备透明纳米银网络作为顶电极。本发明所制得的薄膜电容器具有介电调谐率大、介电损耗低、透光光谱范围宽、柔性可弯折的优点。
Description
技术领域
本发明属于电子信息材料与元器件领域，特别涉及柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法。
背景技术
透明电子器件及透明电子设备的研究受到了广大科研工作者和科技企业的重视，三星、苹果、索尼等一些电子巨头先后都投入了巨大的人力和物力对透明电子产品进行研发，以便占领未来科技发展的高地。目前透明电子产品在太阳能电池、触摸屏、LCD显示等方面已经得到了广泛的应用，科技与产业界普遍认为通讯电子产品是透明电子学发展的下一个重要突破口。当前透明电子学的研究主要集中在透明导电薄膜及半导体逻辑器件方向，而在通讯领域非常重要的微波器件方面为实现器件透明化所做的工作还很少。而事实上，随着透明电子学在消费电子、新能源、汽车、光电显示、国防等领域的发展，许多应用场合十分需要具有优良电性能的透明微波器件。
当前的技术没有能够实现器件的全透明化和柔性化，且器件微波损耗较大。本发明公开了一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法，在透光-微波可调一体化器件开发与应用领域有广阔前景。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提出一种介电调谐率大、介电损耗低、透光光谱范围宽、柔性可弯折的薄膜电容器。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足，提出一种所述柔性透明压控薄膜电容器的制备方法。
为达到上述目的之一，本发明通过以下技术方案实现：
一种柔性透明压控薄膜电容器，其特征在于：包括基底、底电极、介电可调的薄膜和顶电极。
进一步地，一种柔性透明压控薄膜电容器，其特征在于：所述基底为透明柔性基底，包括但不限于PET、PI等聚合物薄片。
进一步地，一种柔性透明压控薄膜电容器，其特征在于：所述底电极与顶电极为纳米银纤维网络电极，进一步的，所述纳米银纤维直径为200nm～800nm。
进一步地，一种柔性透明压控薄膜电容器，其特征在于：所述介电可调薄膜为铌酸铋镁薄膜，进一步的，所述铌酸铋镁的化学式为Bi1.5MgNb1.5O7。
为达到上述目的之二，本发明通过以下技术方案实现：
提供一种所述柔性透明压控薄膜电容器的制备方法，它包括以下步骤：
步骤一，在衬底上制备透明纳米银纤维网络作为底电极；步骤二，以脉冲激光沉积方法在所述底电极上制备介电可调薄膜；步骤三，在所述介电可调薄膜上制备透明纳米银纤维网络作为顶电极。
进一步地，所述步骤一，制备透明纳米银纤维网络作为底电极的方法为：首先用电子束蒸发的方法在所述基底上沉积一层Ag薄膜，其次用静电纺丝的方法在其上形成一层聚合物纳米纤维，所述聚合物包括但不限于聚烯吡酮，然后用离子束刻蚀的方法将未被聚烯吡酮Ag薄膜刻蚀去除，最后用乙醇溶解去除剩余的聚烯吡酮。
进一步地，所述步骤二，以脉冲激光沉积方法在所述底电极上制备介电可调薄膜，所述脉冲激光沉积工艺的真空度为0.2×10-3Pa～1×10-3Pa。
进一步地，所述步骤三，制备透明纳米银纤维网络作为顶电极的方法为：首先用电子束蒸发的方法在所述介电可调薄膜上沉积一层Ag薄膜，其次用静电纺丝的方法在其上形成一层聚合物纳米纤维，所述聚合物包括但不限于聚烯吡酮，然后用离子束刻蚀的方法将未被聚烯吡酮Ag薄膜刻蚀去除，最后用乙醇溶解去除剩余的聚烯吡酮。
本发明的有益效果是提供一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法，由于采用了纳米银纤维网络作为底电极与顶电极，该纳米银纤维网络电极具有对于波长为260nm～1000nm的光透光率大于90％且具有极低的电阻率且具有很好的耐弯折能力的优点，且由于所采用的介电可调薄膜为铌酸铋镁薄膜，该薄膜具有调谐率高和介电损耗低的特点，因此本发明所制得的薄膜电容器具有介电调谐率大、介电损耗低、透光光谱范围宽、柔性可弯折的优点，在透明微波压控器件领域具有广泛用途。
附图说明
图1是本发明的一种柔性透明压控薄膜电容器示意图；
图2是本发明的纳米银纤维网络电极示意图；
图中，透明柔性基底1、纳米银纤维网络底电极2、铌酸铋镁介电可调薄膜3、纳米银纤维网络顶电极4、纳米银纤维5。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，一下结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。
实施例1
本实施例的一种柔性透明压控薄膜电容器，见图1所示，包括透明柔性基底1、纳米银纤维网络底电极2、铌酸铋镁介电可调薄膜3以及纳米银纤维网络顶电极4。
本实施例中，所述透明柔性基底1为PET薄片。
本实施例中，所述纳米银纤维网络底电极2的结构见图2所示，所述纳米银纤维直径为275nm。
本实施例中，所述铌酸铋镁介电可调薄膜3，其厚度为300nm，所述铌酸铋镁的化学式为Bi1.5MgNb1.5O7。
本实施例中，所述纳米银纤维网络顶电极4的结构见图2所示，所述纳米银纤维直径为275nm。
本实施例的一种柔性透明压控薄膜电容器的制备方法包括一下步骤：
步骤一为在透明柔性基底1上制备纳米银纤维网络底电极2。首先用电子束蒸发的方法在所述基底1上沉积一层200nm厚的Ag薄膜，其次用静电纺丝的方法在其上形成一层聚烯吡酮聚合物纳米纤维，该聚合物纳米纤维的直径为275nm，然后用离子束刻蚀的方法将未被该聚合物纳米纤维覆盖的Ag薄膜刻蚀去除，最后用乙醇溶解去除剩余的聚烯吡酮纳米纤维得到纳米银纤维网络底电极2。
步骤二为以脉冲激光沉积方法在所述纳米银纤维网络底电极2上制备铌酸铋镁介电可调薄膜3。所述脉冲激光沉积工艺的真空度为0.4×10-3Pa，铌酸铋镁介电可调薄膜的厚度为300nm。
步骤三，在所述铌酸铋镁介电可调薄膜3上制备纳米银纤维网络顶电极4。首先用电子束蒸发的方法在所述基底1上沉积一层200nm厚的Ag薄膜，其次用静电纺丝的方法在其上形成一层聚烯吡酮聚合物纳米纤维，该聚合物纳米纤维的直径为275nm，然后用离子束刻蚀的方法将未被该聚合物纳米纤维覆盖的Ag薄膜刻蚀去除，最后用乙醇溶解去除剩余的聚烯吡酮纳米纤维得到纳米银纤维网络顶电极4。
本实施例制得的柔性透明压控薄膜电容器在320nm～920nm波长范围内的透光率达81％，介电调谐率为46％，1MHz下的介电损耗为0.008，弯折至曲率半径为10mm时各项性能无衰减。
实施例2
本实施例的一种柔性透明压控薄膜电容器，见图1所示，包括透明柔性基底1、纳米银纤维网络底电极2、铌酸铋镁介电可调薄膜3以及纳米银纤维网络顶电极4。
本实施例中，所述透明柔性基底1为PI薄片。
本实施例中，所述纳米银纤维网络底电极2的结构见图2所示，所述纳米银纤维直径为400nm。
本实施例中，所述铌酸铋镁介电可调薄膜3，其厚度为200nm，所述铌酸铋镁的化学式为Bi1.5MgNb1.5O7。
本实施例中，所述纳米银纤维网络顶电极4的结构见图2所示，所述纳米银纤维直径为400nm。
本实施例的一种柔性透明压控薄膜电容器的制备方法包括一下步骤：
步骤一为在透明柔性基底1上制备纳米银纤维网络底电极2。首先用电子束蒸发的方法在所述基底1上沉积一层400nm厚的Ag薄膜，其次用静电纺丝的方法在其上形成一层聚烯吡酮聚合物纳米纤维，该聚合物纳米纤维的直径为400nm，然后用离子束刻蚀的方法将未被该聚合物纳米纤维覆盖的Ag薄膜刻蚀去除，最后用乙醇溶解去除剩余的聚烯吡酮纳米纤维得到纳米银纤维网络底电极2。
步骤二为以脉冲激光沉积方法在所述纳米银纤维网络底电极2上制备铌酸铋镁介电可调薄膜3。所述脉冲激光沉积工艺的真空度为0.4×10-3Pa，铌酸铋镁介电可调薄膜的厚度为200nm。
步骤三，在所述铌酸铋镁介电可调薄膜3上制备纳米银纤维网络顶电极4。首先用电子束蒸发的方法在所述基底1上沉积一层400nm厚的Ag薄膜，其次用静电纺丝的方法在其上形成一层聚烯吡酮聚合物纳米纤维，该聚合物纳米纤维的直径为400nm，然后用离子束刻蚀的方法将未被该聚合物纳米纤维覆盖的Ag薄膜刻蚀去除，最后用乙醇溶解去除剩余的聚烯吡酮纳米纤维得到纳米银纤维网络顶电极4。
本实施例制得的柔性透明压控薄膜电容器在320nm～920nm波长范围内的透光率达87％，介电调谐率为51％，1MHz下的介电损耗为0.002，弯折至曲率半径为10mm时各项性能无衰减。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；凡基于上述基本思路，不脱离本创作精神和范围内所做的变动和修饰，都应属于本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种柔性透明压控薄膜电容器，其特征在于：包括基底、底电极、介电可调的薄膜和顶电极。
2.如权利要求1所述的一种柔性透明压控薄膜电容器，其特征在于：所述基底为透明柔性基底，包括但不限于PET、PI等聚合物薄片。
3.如权利要求1所述的一种柔性透明压控薄膜电容器，其特征在于：所述底电极与顶电极为纳米银纤维网络电极，进一步的，所述纳米银纤维直径为200nm～800nm。
4.如权利要求1所述的一种柔性透明压控薄膜电容器，其特征在于：所述介电可调薄膜为铌酸铋镁薄膜，进一步的，所述铌酸铋镁的化学式为Bi1.5MgNb1.5O7。
5.如权利要求1所述的一种柔性透明压控薄膜电容器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，在衬底上制备透明纳米银纤维网络作为底电极；步骤二，以脉冲激光沉积方法在所述底电极上制备介电可调薄膜；步骤三，在所述介电可调薄膜上制备透明纳米银纤维网络作为顶电极。
6.如权利要求5所述的一种柔性透明压控薄膜电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤一与所述步骤三，制备透明纳米银纤维网络作为底电极或顶电极的方法为：首先用电子束蒸发的方法沉积一层Ag薄膜，其次用静电纺丝的方法在其上形成一层聚合物纳米纤维，所述聚合物包括但不限于聚烯吡酮，然后用离子束刻蚀的方法将未被聚烯吡酮Ag薄膜刻蚀去除，最后用乙醇溶解去除剩余的聚烯吡酮。
7.如权利要求5所述的一种柔性透明压控薄膜电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤二，以脉冲激光沉积方法在所述底电极上制备介电可调薄膜的步骤中，所述脉冲激光沉积工艺的真空度为0.2×10-3Pa～1×10-3Pa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810727819.6A CN108682558A (zh) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | 一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810727819.6A CN108682558A (zh) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | 一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108682558A true CN108682558A (zh) | 2018-10-19 |
Family
ID=63813274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810727819.6A Pending CN108682558A (zh) | 2018-07-04 | 2018-07-04 | 一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108682558A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103397303A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 天津大学 | 透明铌酸镁铋薄膜压控变容管的制备方法 |
| CN103993285A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-20 | 天津大学 | 一种柔性bmn薄膜压控变容管的制备方法 |
| CN104051154A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-17 | 天津大学 | 高调谐埋入式插指电极bmn/bst双层薄膜电容器 |
| CN104064357A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-24 | 天津大学 | 一种bmn介质薄膜微波压控电容器的制备方法 |
| KR20170050164A (ko) * | 2015-10-29 | 2017-05-11 | 한국과학기술원 | 금속 그리드-은 나노와이어 복합 투명전극 및 고분자 나노섬유 마스크를 이용한 금속 그리드 제조방법 |
-
2018
- 2018-07-04 CN CN201810727819.6A patent/CN108682558A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103397303A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 天津大学 | 透明铌酸镁铋薄膜压控变容管的制备方法 |
| CN103993285A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-20 | 天津大学 | 一种柔性bmn薄膜压控变容管的制备方法 |
| CN104051154A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-17 | 天津大学 | 高调谐埋入式插指电极bmn/bst双层薄膜电容器 |
| CN104064357A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-24 | 天津大学 | 一种bmn介质薄膜微波压控电容器的制备方法 |
| KR20170050164A (ko) * | 2015-10-29 | 2017-05-11 | 한국과학기술원 | 금속 그리드-은 나노와이어 복합 투명전극 및 고분자 나노섬유 마스크를 이용한 금속 그리드 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Galagan et al. | Towards the scaling up of perovskite solar cells and modules | |
| Xu et al. | Embedded Ag grid electrodes as current collector for ultraflexible transparent solid-state supercapacitor | |
| Jiang et al. | Metal electrode–free perovskite solar cells with transfer-laminated conducting polymer electrode | |
| JP6465795B2 (ja) | 銀ナノワイヤをベースとする透明導体材料の電気的および光学的性能の少なくともいずれかを改善する方法 | |
| Torrisi et al. | Robustness and electrical reliability of AZO/Ag/AZO thin film after bending stress | |
| CN106782769A (zh) | 低粗糙度低方阻的柔性透明导电复合薄膜及其制备方法 | |
| Khasim et al. | Post treated PEDOT-PSS films with excellent conductivity and optical properties as multifunctional flexible electrodes for possible optoelectronic and energy storage applications | |
| US9237646B2 (en) | Electrical and thermal conductive thin film with double layer structure provided as a one-dimensional nanomaterial network with graphene/graphene oxide coating | |
| CN109935423B (zh) | 一种具有分级结构的柔性透明导电膜及其制备方法 | |
| KR101470752B1 (ko) | 은 나노와이어가 매립된 고품위 유연 투명 전극 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 고품위 유연 투명 전극 | |
| Seo et al. | Simple brush painted Ag nanowire network on graphene sheets for flexible organic solar cells | |
| CN106082693A (zh) | 一种制备石墨烯透明导电薄膜的方法 | |
| Wijeratne et al. | Aspect-ratio dependent electron transport and recombination in dye-sensitized solar cells fabricated with one-dimensional ZnO nanostructures | |
| Nirmal et al. | Flexible memristive organic solar cell using multilayer 2D titanium carbide MXene electrodes | |
| CN103107286A (zh) | 一种采用非光刻工艺制备图形化ito电极的方法 | |
| JP5734177B2 (ja) | 電界効果型の電子又は光電子デバイス | |
| CN105161615A (zh) | 一种基于纤维衬底的忆阻器及其制备方法 | |
| Singh et al. | Hybrid transparent conducting glasses made of metal nanomesh coated with metal oxide overlayer | |
| Woo et al. | Conducting polymer/in-situ generated platinum nanoparticle nanocomposite electrodes for low-cost dye-sensitized solar cells | |
| Valasma et al. | Grid-type transparent conductive thin films of carbon nanotubes as capacitive touch sensors | |
| KR20140133317A (ko) | 은 나노와이어 및 은 격자 복합 패턴을 포함하는 투명전극 및 이의 제조방법 | |
| CN108336070A (zh) | 电容器器件结构、电容器及电容器的制造方法 | |
| CN108682558A (zh) | 一种柔性透明压控薄膜电容器及其制备方法 | |
| CN208225875U (zh) | 具有复合电极的电容器器件结构及电容器 | |
| CN104766894B (zh) | 一种提高介质/金属/介质电极光学性能的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181019 |