本發(fā)明涉及儲(chǔ)能薄膜材料領(lǐng)域，具體涉及一種硅集成具有高儲(chǔ)能密度的薄膜電容器及其制備方法，包括硅基底、設(shè)置于所述硅基底表面的過渡層、設(shè)置于所述過渡層表面的緩沖層和設(shè)置于所述緩沖層表面的0.88BaTiO₃?0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜，所述過渡層為鈦層，所述緩沖層為Pt層。本發(fā)明通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得該薄膜電容器能夠采用硅基基底，并且具有較高的儲(chǔ)能密度。本發(fā)明的硅集成高儲(chǔ)能密度薄膜電容器在室溫下具有優(yōu)異的儲(chǔ)能特性，而且?100℃～150℃的寬溫區(qū)內(nèi)具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲(chǔ)能薄膜材料領(lǐng)域，具體涉及一種硅集成具有高儲(chǔ)能密度的薄膜電容器及其制備方法。

背景技術(shù)

能源危機(jī)是近年來不可忽略的熱點(diǎn)話題，與其密切相關(guān)的儲(chǔ)存能源技術(shù)也隨之備受重視。現(xiàn)如今儲(chǔ)存能源的方法有鋰電池、燃料電池、超級(jí)電容器、介電電容器等。相比其它方法，介電電容器不僅能夠快速充放電，而且具有優(yōu)秀的疲勞耐受性和環(huán)境適應(yīng)性。因此，介電電容器在電力電子器件領(lǐng)域具有不可或缺的應(yīng)用價(jià)值。如航空電力電子、混合電動(dòng)汽車、脈沖功率系統(tǒng)等。薄膜介電電容器具有納米級(jí)別的體積，即使考慮基底的厚度也只有0.5mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陶瓷、有機(jī)介電電容器的尺寸，非常有利于減小電容器的尺寸以及電子設(shè)備的體積和重量。

然而，具有高儲(chǔ)能密度，高工作溫度的薄膜介電電容器大多數(shù)是集成在如SrTiO₃這樣的單晶基底上，這種基底的一大問題就是價(jià)格太貴，增加了生產(chǎn)成本。與之相比，硅基底的價(jià)格相對(duì)便宜，有利于降低成本。然而硅基基底上存在一層非晶的SiO₂，和薄膜的晶體結(jié)構(gòu)不兼容，導(dǎo)致無法在其上面制備出高質(zhì)量的氧化物薄膜電容器。從另一方面考慮，在硅集成電路作為主流的今天，探索硅基底上生長的具有高儲(chǔ)能密度的薄膜介電電容器更有利于現(xiàn)實(shí)條件下的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種硅集成具有高儲(chǔ)能密度的薄膜電容器及其制備方法，本發(fā)明通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得該薄膜電容器能夠采用硅基基底，并且具有較高的儲(chǔ)能密度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種硅集成具有高儲(chǔ)能密度的薄膜電容器，包括硅基底、設(shè)置于所述硅基底表面的過渡層、設(shè)置于所述過渡層表面的緩沖層和設(shè)置于所述緩沖層表面的0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜，所述過渡層為鈦層，所述緩沖層為Pt層。

優(yōu)選的，所述0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜的厚度為460～490nm。

優(yōu)選的，所述Pt層為(111)取向。

優(yōu)選的，所述硅基底為(001)取向。

本發(fā)明還提供了一種硅集成具有高儲(chǔ)能密度的薄膜電容器的制備方法，包括如下過程：

在硅基底表面制備過渡層，在過渡層表面制備緩沖層，在緩沖層表面通過磁控濺射制備0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜；所述過渡層為鈦層，所述緩沖層為Pt層。

優(yōu)選的，在緩沖層表面通過磁控濺射制備0.88BaTiO₃-0.12Bi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃薄膜時(shí)：