CN108929111B - 一种超高放电储能密度的介质薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超高放电储能密度的介质薄膜及其制备方法：其化学式为BiMg0.5TixO3，其中x=0.50~0.85，其在室温下的耐电压强度高达5000kV/cm，有效放电储能密度高达125.7J/cm3。该高储能密度介质薄膜的制备方法步骤如下：（1）以Bi(NO3)3、Mg(CH3COO)2、C16H36O4Ti作为原料，溶于混合溶剂中得到稳定的前驱体溶液；（2）将制备得到的前驱体溶液静置陈化获得分散均匀的旋涂用溶胶；（3）采用旋涂法将溶胶涂覆在衬底上，烘干热解得到凝胶膜；（4）将所得凝胶膜在快速热处理炉中快速升至所需温度对薄膜晶型晶化处理，获得超高放电储能密度的介质薄膜。该方法制备工艺简单，成本低，无污染，所制备的材料具有良好的储能性能。

Description

一种超高放电储能密度的介质薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及应用于电子元器件的薄膜材料技术领域，具体涉及一种的介质薄膜及制备方法。
背景技术
在现代电子设备中，电容器是一种不可或缺的无源器件。它具有一系列重要功能，如电压平滑、脉冲放电、滤波、耦合、去耦合、功率调节等。随着工业生产上对于电子设备的性能和效率需求的增加，对电容器材料的要求也在不断提高，对电容器材料的小型化提出了更高的要求。由于块体储能介质的耐电场强度小，限制了块体材料储能密度的进一步提升，因此储能薄膜成为了储能电容器的研究新方向。
目前常见的高储能密度薄膜电容器的研究主要集中在含铅体系，因为铅基材料的高极化强度。虽然无铅体系如钛酸钡基储能薄膜也得到了大量关注，如通过在钛酸钡薄膜的两侧分别叠加耐击穿子层获得最高储能密度为124J/cm3(公布号为CN101728089A的专利)，但是其叠层结构使得薄膜电容器的工艺进一步复杂化，使得制备成本无法大幅度降低，因此开发新的成型工艺简单、原材料价格低廉的高储能密度薄膜材料是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有储能薄膜材料种类存在的上述不足，提供一种超高放电储能密度的介质薄膜及制备方法，室温下的耐电压强度得到大幅提高，储能密度得到相应的大幅度提高。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其化学式为BiMg0.5TixO3，其中x＝0.50～0.85，其在室温下的耐电压强度在900-5000kV/cm范围内，有效放电储能密度在26-125.7J/cm3范围内。
最优选地，上述超高放电储能密度的介质薄膜，当x＝0.75时，储能密度达到最高值125.7J/cm3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜的制备方法，主要步骤如下：
(1)以Bi(NO3)3、Mg(CH3COO)2、C16H36O4Ti作为原料，根据化学式BiMg0.5TixO3中阳离子金属元素化学计量比配料(称量质量误差控制在万分之五以内)，x＝0.50～0.85；将配好的原料溶于乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，搅拌均匀，得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液经静置陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)将步骤(2)得到的溶胶采用旋涂法涂覆在衬底(Si衬底或单晶衬底等)上，然后在烤胶机上烘干热解得到网络状结构的凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的凝胶膜在热处理炉中快速升至所需温度对薄膜实施晶化处理，得到超高放电储能密度的介质薄膜。
按上述方案，重复步骤(3)和步骤(4)可获得所需厚度的超高放电储能密度的介质薄膜，步骤(3)和步骤(4)每重复一次厚度约增加20nm。
优选地，步骤(1)中原料纯度≥98％。步骤(1)中也可以以Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti作为原料。
按上述方案，步骤(1)中混合溶剂中乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的体积比为(11±3):(2±3):(1±3):(35±5)。
按上述方案，步骤(1)中搅拌条件为不高于40℃温度条件下搅拌12-24小时。
按上述方案，步骤(2)中，所述陈化是利用前驱体溶液在合适温度下缓慢的凝胶化使得原材料在分子水平的分散达到高度均匀，静置陈化的时间是6-24小时。
按上述方案，步骤(3)中所述旋涂条件为：一级匀胶是在600-800转/分钟的低转速时滴加溶胶于衬底上，二级匀胶是在4200-4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜。
按上述方案，步骤(3)所述烘干热解条件为：180-270℃烘干5-20分钟，380-480℃热解10-20分钟。
按上述方案，步骤(4)所述晶化处理的温度为540-740℃，热处理时长为60s-240s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.所述介质材料具有很好的放电储能密度：通过改变Ti含量，BiMg0.5TixO3薄膜室温下的耐电压强度得到大幅提高，从x＝0.5时的900kV/cm增加到x＝0.75时的5000kV/cm，从而使得储能密度得到相应的大幅度提高，从x＝0.5时的26J/cm3增加到x＝0.75时的125.7J/cm3。
2.本发明所述原料不含稀土元素和贵金属元素，均为成本低廉、绿色无污染的有机盐和无机盐，同时溶剂选择避开了毒性较大的有机溶液聚乙烯吡咯烷酮，与其他工艺相比能实现一步溶解，使得繁复的工艺得到简化，便于与硅工艺的集成。
3.本发明所述介质薄膜采用化学法制备，制备过程中晶化处理较低(540-740℃)，制备过程中的烘干热解仅需要简易加热平板即可达到要求；采用快速退火工艺进行晶化处理使得晶化时间短，即迅速将样品加热至目标温度在几秒至几分钟的时间内完成退火。它与常规热退火相比，有下列优点：瞬态退火可以减少注入杂质的再分布，另外当退火温度要求不十分高时，样品表面无须用介质膜保护，简化了工艺。
附图说明
图1为本发明实施例1～8所制备的介质薄膜的XRD图谱；
图2为实施例1～8所制备的介质薄膜在100Hz频率下不同Ti含量薄膜的电滞回线图；
图3为实施例1～8所制备的介质薄膜在100Hz频率下不同Ti含量薄膜的储能密度随电场强度的变化图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例提供一种超高放电储能密度的介质薄膜，其化学式为BiMg0.5TixO3，其中x＝0.50～0.85。
本发明所用原料及纯度：Bi(NO3)3·5H2O纯度99.8wt％、Mg(CH3COO)2·4H2O纯度99wt％、C16H36O4Ti纯度98wt％，所用溶剂中的去离子水来源于纯水机。
实施例1
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其表达式为BiMg0.5Ti0.5O3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照摩尔比为1:0.5:0.5分别称量Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti原料，将配好的原料溶于体积比为11:2:1:35的乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，在室温25℃下搅拌24小时得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在室温下静置24小时陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)采用旋涂法将步骤(2)得到的溶胶在800转/分钟的低转速时滴加于衬底上，接着在4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜；然后在240℃烘干7分钟，460℃热解15分钟得到网络状结构的干凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶膜在快速热处理炉中快速升至540℃对薄膜实施晶化处理，处理时长为120s；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)获得120nm厚的超高放电储能密度的介质薄膜。
将实施例1所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例1所制备的储能介质薄膜置于掩膜板下利用直流磁控溅射制备顶电极，测试电学性能，得到其在100Hz频率下电滞回线图(如图2)及放电储能密度随电场的变化图(如图3)。可以得知，实施例1得到的储能介质薄膜在100Hz下室温25℃，电场强度为900kV/cm时具有中等放电储能密度26J/cm3。
实施例2
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其表达式为BiMg0.5Ti0.55O3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照摩尔比为1:0.5:0.55分别称量Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti原料，将配好的原料溶于体积比为11:2:1:35的乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，在室温25℃下搅拌24小时得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在室温下静置24小时陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)采用旋涂法将步骤(2)得到的溶胶在800转/分钟的低转速时滴加于衬底上，接着在4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜；然后在240℃烘干7分钟，460℃热解15分钟得到网络状结构的干凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶膜在快速热处理炉中快速升至560℃对薄膜实施晶化处理，处理时长为120s；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)获得120nm厚的超高放电储能密度的介质薄膜。
将实施例1所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例2所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例2所制备的储能介质薄膜置于掩膜板下利用直流磁控溅射制备顶电极，测试电学性能，得到其在100Hz频率下电滞回线图(如图2)及放电储能密度随电场的变化图(如图3)。可以得知，实施例1得到的储能介质薄膜在100Hz下室温25℃，电场强度为1100kV/cm时具有中等放电储能密度27.9J/cm3。
实施例3
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其表达式为BiMg0.5Ti0.60O3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照摩尔比为1:0.5:0.6分别称量Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti原料，将配好的原料溶于体积比为11:2:1:35的乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，在室温25℃下搅拌24小时得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在室温下静置24小时陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)采用旋涂法将步骤(2)得到的溶胶在800转/分钟的低转速时滴加于衬底上，接着在4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜；然后在240℃烘干7分钟，460℃热解15分钟得到网络状结构的干凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶膜在快速热处理炉中快速升至580℃对薄膜实施晶化处理，处理时长为120s；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)获得120nm厚的超高放电储能密度的介质薄膜。
将实施例1所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例3所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例3所制备的储能介质薄膜置于掩膜板下利用直流磁控溅射制备顶电极，测试电学性能，得到其在100Hz频率下电滞回线图(如图2)及放电储能密度随电场的变化图(如图3)。可以得知，实施例3得到的储能介质薄膜在100Hz下室温25℃，电场强度为1700kV/cm时具有中等放电储能密度49.8J/cm3。
实施例4
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其表达式为BiMg0.5Ti0.65O3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照摩尔比为1:0.5:0.65分别称量Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti原料，将配好的原料溶于体积比为11:2:1:35的乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，在室温25℃下搅拌24小时得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在室温下静置24小时陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)采用旋涂法将步骤(2)得到的溶胶在800转/分钟的低转速时滴加于衬底上，接着在4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜；然后在240℃烘干7分钟，460℃热解15分钟得到网络状结构的干凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶膜在快速热处理炉中快速升至600℃对薄膜实施晶化处理，处理时长为120s；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)获得120nm厚的超高放电储能密度的介质薄膜。
将实施例1所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例4所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例4所制备的储能介质薄膜置于掩膜板下利用直流磁控溅射制备顶电极，测试电学性能，得到其在100Hz频率下电滞回线图(如图2)及放电储能密度随电场的变化图(如图3)。可以得知，实施例4得到的储能介质薄膜在100Hz下室温25℃，电场强度为3900kV/cm时具有中等放电储能密度100.4J/cm3。
实施例5
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其表达式为BiMg0.5Ti0.70O3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照摩尔比为1:0.5:0.7分别称量Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti原料，将配好的原料溶于体积比为11:2:1:35的乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，在室温25℃下搅拌24小时得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在室温下静置24小时陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)采用旋涂法将步骤(2)得到的溶胶在800转/分钟的低转速时滴加于衬底上，接着在4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜；然后在240℃烘干7分钟，460℃热解15分钟得到网络状结构的干凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶膜在快速热处理炉中快速升至620℃对薄膜实施晶化处理，处理时长为120s；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)获得120nm厚的超高放电储能密度的介质薄膜。
将实施例1所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例5所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例5所制备的储能介质薄膜置于掩膜板下利用直流磁控溅射制备顶电极，测试电学性能，得到其在100Hz频率下电滞回线图(如图2)及放电储能密度随电场的变化图(如图3)。可以得知，实施例5得到的储能介质薄膜在100Hz下室温25℃，电场强度为4600kV/cm时具有中等放电储能密度119.6J/cm3。
实施例6
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其表达式为BiMg0.5Ti0.75O3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照摩尔比为1:0.5:0.75分别称量Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti原料，将配好的原料溶于体积比为11:2:1:35的乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，在室温25℃下搅拌24小时得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在室温下静置24小时陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)采用旋涂法将步骤(2)得到的溶胶在800转/分钟的低转速时滴加于衬底上，接着在4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜；然后在240℃烘干7分钟，460℃热解15分钟得到网络状结构的干凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶膜在快速热处理炉中快速升至640℃对薄膜实施晶化处理，处理时长为120s；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)获得120nm厚的超高放电储能密度的介质薄膜。
将实施例1所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例6所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例6所制备的储能介质薄膜置于掩膜板下利用直流磁控溅射制备顶电极，测试电学性能，得到其在100Hz频率下电滞回线图(如图2)及放电储能密度随电场的变化图(如图3)。可以得知，实施例6得到的储能介质薄膜在100Hz下室温25℃，电场强度为4800kV/cm时具有超高储能密度125.7J/cm3。
实施例7
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其表达式为BiMg0.5Ti0.80O3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照摩尔比为1:0.5:0.8分别称量Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti原料，将配好的原料溶于体积比为11:2:1:35的乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，在室温25℃下搅拌24小时得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在室温下静置24小时陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)采用旋涂法将步骤(2)得到的溶胶在800转/分钟的低转速时滴加于衬底上，接着在4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜；然后在240℃烘干7分钟，460℃热解15分钟得到网络状结构的干凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶膜在快速热处理炉中快速升至660℃对薄膜实施晶化处理，处理时长为120s；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)获得120nm厚的超高放电储能密度的介质薄膜。
将实施例1所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例7所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例7所制备的储能介质薄膜置于掩膜板下利用直流磁控溅射制备顶电极，测试电学性能，得到其在100Hz频率下电滞回线图(如图2)及放电储能密度随电场的变化图(如图3)。可以得知，实施例7得到的储能介质薄膜在100Hz下室温25℃，电场强度为5000kV/cm时具有中等放电储能密度108.7J/cm3。
实施例8
一种超高放电储能密度的介质薄膜，其表达式为BiMg0.5Ti0.85O3。
上述超高放电储能密度的介质薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照摩尔比为1:0.5:0.85分别称量Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti原料，将配好的原料溶于体积比为11:2:1:35的乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，在室温25℃下搅拌24小时得到稳定的前驱体溶液；
(2)将步骤(1)所得前驱体溶液在室温下静置24小时陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
(3)采用旋涂法将步骤(2)得到的溶胶在800转/分钟的低转速时滴加于衬底上，接着在4600转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜；然后在240℃烘干7分钟，460℃热解15分钟得到网络状结构的干凝胶膜；
(4)将步骤(3)得到的干凝胶膜在快速热处理炉中快速升至680℃对薄膜实施晶化处理，处理时长为120s；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)获得120nm厚的超高放电储能密度的介质薄膜。
将实施例1所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例8所制备的储能介质薄膜进行x射线衍射(XRD)测试，XRD图谱如图1所示，由XRD图谱可以看出该薄膜材料呈现出纯钙钛矿赝立方结构，表明形成了纯相的固溶体，无杂相生成。
将实施例8所制备的储能介质薄膜置于掩膜板下利用直流磁控溅射制备顶电极，测试电学性能，得到其在100Hz频率下电滞回线图(如图2)及放电储能密度随电场的变化图(如图3)。可以得知，实施例8得到的储能介质薄膜在100Hz下室温25℃，电场强度为5000kV/cm时具有中等放电储能密度101.5J/cm3。
由图2和图3可见，随着Ti含量的增加，虽然最大极化强度逐渐减小，但是击穿强度呈现先增加到最大值5000kV/cm后饱和的趋势，对于提高薄膜材料的储能性能极为有利，因此当Ti含量x＝0.75时，薄膜获得最高放电储能密度125.7J/cm3。
由以上对本发明实施例的详细描述，可以了解本发明提供了一种无铅超高储能密度的薄膜及其制备方法，解决了常规的含铅的储能薄膜体系的环境和健康问题，同时该薄膜制备工艺简单，原材料成本低廉。所制备出的BiMg0.5TixO3，其中x＝0.50～0.85介质薄膜材料具优异的放电储能性能，最高放电储能密度高达125.7J/cm3与目前商用铅基材料相媲美。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超高放电储能密度的介质薄膜的制备方法，其特征在于主要步骤如下：
（1）以Bi(NO3)3、Mg(CH3COO)2、C16H36O4Ti作为原料，根据Bi、Mg、Ti的化学计量比为1:0.5：x来配料，x=0.60~0.85；将配好的原料溶于乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的混合溶剂中，搅拌均匀，得到稳定的前驱体溶液；其中，混合溶剂中乙酸、蒸馏水、乙酰丙酮和乙二醇甲醚的体积比为（11±3）:（2±3）:（1±3）:（35±5）；
（2）将步骤（1）所得前驱体溶液经静置陈化，获得分散均匀的旋涂用溶胶；
（3）将步骤（2）得到的溶胶涂覆在衬底上，然后烘干热解得到凝胶膜；所述烘干热解条件为：180-270℃烘干5-20分钟，380-480℃热解10-20分钟；
（4）将步骤（3）得到的凝胶膜升至所需温度对薄膜实施晶化处理，得到超高放电储能密度的介质薄膜；所述晶化处理的温度为540-740℃，热处理时长为60s-240s；
所述超高放电储能密度的介质薄膜在室温下的耐电压强度在1700-5000 kV/cm范围内，有效放电储能密度在49.8-125.7J/cm3范围内。
2.根据权利要求1所述的一种超高放电储能密度的介质薄膜的制备方法，其特征在于重复步骤（3）和步骤（4），从而获得所需厚度的超高放电储能密度的介质薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种超高放电储能密度的介质薄膜的制备方法，其特征在于步骤（1）或者以Bi(NO3)3·5H2O、Mg(CH3COO)2·4H2O、C16H36O4Ti作为原料。
4.根据权利要求1所述的一种超高放电储能密度的介质薄膜的制备方法，其特征在于步骤（1）中搅拌条件为不高于40℃温度条件下搅拌12-24小时；步骤（2）中，所述静置陈化的时间是6-24小时。
5.根据权利要求1所述的一种超高放电储能密度的介质薄膜的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述旋涂条件为：一级匀胶是在500-800转/分钟的低转速时滴加溶胶于衬底上，二级匀胶是在4000-4800转/分钟的高转速甩开溶胶获得厚度均匀的湿凝胶膜。
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