本發(fā)明涉及薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高分子薄膜極化方法及裝置、極化膜、電子器件。

背景技術(shù)：

極化是薄膜材料處理中的一個重要環(huán)節(jié)，主要目的是使薄膜材料中雜亂取向的分子偶極矩沿著特定方向(如極化電場方向)一致取向，從而使該薄膜材料具有壓電性能。

薄膜極化通常直接將薄膜材料置于電極之間，利用電極產(chǎn)生的高壓電場完成極化，這種方法非常容易將薄膜材料擊穿。特別有些高分子薄膜材料是直接形成在電子器件表面，在高壓電場直接極化還容易因為薄膜材料擊穿而導(dǎo)致整個電子器件的損壞，所以成本昂貴。而且由于整個極化方法生產(chǎn)合格率較低，基本不能大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有薄膜極化生產(chǎn)合格率較低的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高分子薄膜極化方法及裝置、極化膜、電子器件。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的一技術(shù)方案是提供一種高分子薄膜極化方法，包括：提供待極化高分子薄膜并使該薄膜電勢為零，在所述待極化高分子薄膜上方提供高電場以及一個低電場，所述高電場電勢高于所述低電場的電勢，采用X射線電離待極化高分子薄膜上方的環(huán)境氣體并在所述高電場作用下，穿過所述低電場而沉積在所述高分子薄膜表面，使所述高分子薄膜內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜極化方法進(jìn)一步包括通過監(jiān)測所述高分子薄膜的薄膜電流確定極化終點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜為鐵電聚合物薄膜，所述薄膜電流在極化過程中表現(xiàn)出巴克豪森噪聲的振蕩行為特性，通過監(jiān)測巴克豪森噪聲對薄膜電流的影響，從而確定極化終點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述高電場的電勢為10-50kV，所述低電場的電勢為5-40kV。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜為原位形成在一基底上的薄膜，薄膜厚度小于9μm。

本發(fā)明還提供一種高分子薄膜極化裝置，用于極化高分子薄膜，所述高分子薄膜極化裝置包括X射線發(fā)生器、電場組件和物品承載臺；所述X射線發(fā)生器用于提供X射線，所述物品承載臺接地用于承載待極化高分子薄膜并使該待極化高分子薄膜電勢為零；該電場組件包括一高壓電場端和一低壓電極端，所述高壓電場端位于物品承載臺上方，所述低壓電極端位于高壓電場端跟物品承載臺之間；該高壓電場端電勢比低壓電極端電勢高；該物品承載臺上方的環(huán)境氣體可被X射線電離并在該電場組件形成的電場下移動并沉積在所述待極化高分子薄膜表面，使所述待極化高分子薄膜內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。

優(yōu)選地，所述高壓電場端包括陣列狀針狀電極或線狀電極或平板電極或柵格電極，所述高壓電場端與低壓電極端之間的距離大于所述低壓電極端與物品承載臺之間的距離。

優(yōu)選地，所述低壓電極端為柵格電極端或具有貫穿部的平板電極端，該低壓電極端與物品承載臺之間的距離為1-10mm。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜極化裝置進(jìn)一步包括用于測量所述待極化高分子薄膜的薄膜電流的電流感測器。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜極化裝置進(jìn)一步包括控制處理器，用于接收電流感測器的薄膜電流數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述薄膜電流的變化確定極化終點(diǎn)。

本發(fā)明還提供一種極化膜，采用上述高分子薄膜極化方法制備得到。

優(yōu)選地，所述極化膜為鐵電聚合物薄膜，薄膜厚度小于9μm。

本發(fā)明還提供一種電子器件，其包括基底以及原位形成于所述基底上的極化膜。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化方法，利用X射線電離待極化高分子薄膜上方的環(huán)境氣體并在所述高電場作用下，穿過所述低電場而沉積在所述高分子薄膜表面，使所述高分子薄膜內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。相較于直接在高分子薄膜的上下表面設(shè)置電極，不會使高分子薄膜直接承受所施加的高壓電場，因此能避免高分子薄膜被擊穿，有效提高極化膜的生產(chǎn)合格率，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；且制得的極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。此外，在本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化方法中采用X射線不會對大氣臭氧層產(chǎn)生破壞，因而不會造成環(huán)境污染。

進(jìn)一步的是，通過監(jiān)測所述高分子薄膜的薄膜電流確定極化終點(diǎn)，能更好的保證得到壓電效應(yīng)強(qiáng)且使用壽命長的極化膜，且每次極化后獲得的極化膜性能一致性好。

本發(fā)明還提供的一種高分子薄膜極化裝置，采用X射線發(fā)生器提供X射線，物品承載臺上方的環(huán)境氣體被X射線電離并在該電場組件形成的電場下移動并沉積在所述待極化高分子薄膜表面，使所述待極化高分子薄膜內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。相較于直接在高分子薄膜的上下表面設(shè)置電極，不會使高分子薄膜直接承受所施加的高壓電場，因此能避免高分子薄膜被擊穿，有效提高極化膜的生產(chǎn)合格率，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；且制得的極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。此外，在本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化裝置中采用X射線不會造成環(huán)境污染。

本發(fā)明還提供一種極化膜，采用上述高分子薄膜極化方法制備得到，該極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。

本發(fā)明還提供一種電子器件，其包括基底以及原位形成于所述基底上的極化膜。由于所述極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)，有效拓寬該電子器件的應(yīng)用并增強(qiáng)其競爭力。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中高分子薄膜極化方法的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中高分子薄膜極化方法的原理示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一中高分子薄膜極化方法的薄膜電流的測試曲線圖。

圖4中(A)為本發(fā)明實(shí)施例一中鐵電聚合物薄膜極化前的微觀結(jié)構(gòu)示意圖；(B)為本發(fā)明實(shí)施例一中鐵電聚合物薄膜極化后的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5中(A)為本發(fā)明實(shí)施例一高分子薄膜極化方法中，極化過程下的鐵電聚合物薄膜的磁滯回線(極性-膜內(nèi)電場)的示意圖；(B)為極化過程下的巴克豪森噪聲信號與膜內(nèi)電場之間的關(guān)系示意圖；(C)為極化過程下的極化微晶密度與膜內(nèi)電場之間的關(guān)系示意圖；(D)為極化過程下的薄膜電流與膜內(nèi)電場之間的關(guān)系示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例四高分子薄膜極化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例一

如圖1所示，一種高分子薄膜極化方法，包括：

步驟S1：提供待極化高分子薄膜并使該薄膜電勢為零；

步驟S2：在所述待極化高分子薄膜上方提供高電場以及一個低電場，所述高電場電勢高于所述低電場的電勢；

步驟S3：采用X射線電離待極化高分子薄膜上方的環(huán)境氣體并在所述高電場作用下，穿過所述低電場而沉積在所述高分子薄膜表面，使所述高分子薄膜內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。

本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化方法，利用X射線電離待極化高分子薄膜上方的環(huán)境氣體并在所述高電場作用下，穿過所述低電場而沉積在所述高分子薄膜表面，使所述高分子薄膜內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。相較于直接在高分子薄膜的上下表面設(shè)置電極，不會使高分子薄膜直接承受所施加的高壓電場，因此能避免高分子薄膜被擊穿，有效提高極化膜的生產(chǎn)合格率，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；且制得的極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。此外，在本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化方法中采用X射線不會對大氣臭氧層產(chǎn)生破壞，因而不會造成環(huán)境污染。

本發(fā)明所提供的高分子薄膜極化方法的原理示意圖如圖2所示，提供待極化的高分子薄膜103，并使該薄膜電勢為零。一般來說，如圖中所示，使所述高分子薄膜103接地即可。在所述待極化高分子薄膜103上方提供高電場以及一個低電場，所述高電場電勢高于所述低電場的電勢。所述高電場可以是如圖1中所示，由電勢源101通過一電勢釋放件104提供，所述電勢釋放件104可以是金屬針或者是細(xì)金屬線或者平板電極或者柵格狀電極等。所述低電場可以是如圖1中所示，由格柵105或者是設(shè)有貫穿部的平板提供，比如多根互相平行金屬線且間隔一定距離而形成的平板電極,多根金屬線之間的間隔即形成所述平板狀電極的貫穿部。本實(shí)施例中，低電場采用柵格150提供。所述格柵105設(shè)置在電源釋放件104與高分子薄膜103之間。采用X射線電離待極化高分子薄膜上方的環(huán)境氣體，從而產(chǎn)生帶電離子102，帶電離子102在所述高電場作用下，穿過所述低壓電場也即穿過格柵105而沉積在所述高分子薄膜103表面，使所述高分子薄膜103內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向(即圖中箭頭P所指方向)的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜103的極化。其中，所述格柵105可以確定格柵105所在平面的電勢，并均勻格柵105所在處的電場，從而保證沉積在所述高分子薄膜103表面的帶電離子102的均勻度。

優(yōu)選地，所述電源釋放件104與格柵105之間的距離大于所述格柵105與高分子薄膜103之間的距離。優(yōu)選地，所述格柵105與高分子薄膜103之間的距離為1-10mm，通過確定格柵105與高分子薄膜103之間的距離，能更好的控制高分子薄膜103內(nèi)所形成的膜內(nèi)電場，使得膜內(nèi)電場處在一個較高且穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)然，可以理解，在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，只需保證所述電源釋放件104與格柵105之間的距離大于所述格柵105與高分子薄膜103之間的距離即可。更好的是，所述電源釋放件104與高分子薄膜103之間的距離為10-500mm，最優(yōu)的是所述電源釋放件104與高分子薄膜103之間的距離為300mm。

優(yōu)選地，所述高電場的電勢為10-50kV，所述低電場的電勢為5-40kV，通過確定高電場的電勢以及低電場的電勢，能保證極化過程的穩(wěn)定性。在這里需要說明的是，當(dāng)然仍然需要保證高電場的電勢高于低電場的電勢，并且優(yōu)選的是，高電場的電勢比低電場的電勢高5-30kV。例如，所述高電場的電勢為40kV，所述低電場的電勢為12kV；或，所述高電場的電勢為30kV，所述低電場的電勢為10kV；或，所述高電場的電勢為20kV，所述低電場的電勢為7kV；或，所述高電場的電勢為15kV，所述低電場的電勢為5kV。其中，較優(yōu)的是，所述高電場的電勢為20kV，所述低電場的電勢為7kV，在該高電場的電勢及低電場的電勢下，極化過程的穩(wěn)定性好，所得極化膜的性能好。當(dāng)然，還可以是所述高電場的電勢及所述低電場的電勢均為可調(diào)節(jié)的，在極化過程中可以隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)能達(dá)到更好的控制效果。

在實(shí)際生產(chǎn)中，本發(fā)明的極化方法是將所述高分子薄膜原位形成于一基底表面再進(jìn)行極化，從而得到帶有所述極化膜的基底。此點(diǎn)為區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的一大不同，現(xiàn)有技術(shù)的高分子薄膜極化通常是通過采購現(xiàn)有的高分子薄膜成品，然后在通過粘附在基底上來進(jìn)行極化。通常，這種成品的高分子薄膜需要先被拉升具有一定應(yīng)力然后再通過粘合在基底上再進(jìn)行極化，此種方法形成的高分子薄膜厚度均在30μm以上，不適應(yīng)現(xiàn)有電子器件輕薄的發(fā)展趨勢，而且采用這種極化膜的壓電感測裝置，由于壓電感測膜太厚，因此分辨率較低。而本發(fā)明所提供的高分子薄膜極化方法，所述高分子薄膜為原位形成在一基底上的薄膜，比如通過化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積，涂覆等習(xí)知方式想成在基底表面，因此可以形成厚度很薄的高分子薄膜，基本厚度可以維持在9μm以下。因此，采用這種原位形成的極化膜的壓電感測裝置，分辨率大大提高。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜極化方法進(jìn)一步包括通過監(jiān)測所述高分子薄膜103內(nèi)由于膜內(nèi)電場而產(chǎn)生的薄膜電流I來確定極化終點(diǎn)?？梢岳斫?，即設(shè)置一電流傳感器與所述高分子薄膜103相連，即可測得所述薄膜電流。相較于現(xiàn)有的技術(shù)方案中，對于每一次極化均經(jīng)過相同的極化時長，在制備或生產(chǎn)中僅通過計時的方式確定極化終點(diǎn)，這樣導(dǎo)致每次極化后獲得的極化膜性能高低不一，這里所述的性能主要指的是前面所述的壓電效應(yīng)和使用壽命；而在本發(fā)明所提供的高分子薄膜極化方法通過監(jiān)測薄膜電流的變化來確定極化終點(diǎn)，能更好的保證得到壓電效應(yīng)強(qiáng)且使用壽命長的極化膜，且每次極化后獲得的極化膜性能一致性好。

具體的，測得的薄膜電流I的曲線如圖3所示，在圖3中以極化時間t為橫坐標(biāo)，薄膜電流I為縱坐標(biāo)。如圖中所示，在極化過程中，隨著極化時間的增加，膜內(nèi)電場也在增加，薄膜電流I整體呈逐步增加的趨勢，并且在極化過程中出現(xiàn)振蕩。因此在監(jiān)測過程中，獲得薄膜電流I與極化時間t之間的斜率，當(dāng)斜率出現(xiàn)負(fù)數(shù)時即進(jìn)入振蕩的區(qū)域，然后當(dāng)斜率保持為正數(shù)且變化不大時，即可確定為極化終點(diǎn)，也就是圖3中Y點(diǎn)所指示的位置。具體的，可以是當(dāng)連續(xù)獲取的斜率之間的變化量小于1-5％時，確認(rèn)為極化終點(diǎn)，從而終止極化。

進(jìn)一步的是，所述高分子薄膜為鐵電聚合物薄膜，如聚偏二氟乙烯PVDF；聚偏二氟乙烯三氟乙烯PVDF-TrFE，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，聚四氟乙烯TEFLON等。所述薄膜電流在極化過程中表現(xiàn)出巴克豪森噪聲的振蕩行為特性，也就是在圖3中出現(xiàn)振蕩曲線的部分，圖3中所標(biāo)出的Δt₁的時間區(qū)段即為受到巴克豪森噪聲影響所體現(xiàn)振蕩行為特性的區(qū)段。因此通過確定巴克豪森噪聲對薄膜電流的影響，能更為準(zhǔn)確的確定極化終點(diǎn)。具體的，在圖3中在振蕩曲線的部分有一極值點(diǎn)X，該點(diǎn)對應(yīng)的是巴克豪森噪聲信號最強(qiáng)的時候，當(dāng)監(jiān)測到該點(diǎn)時，可以對極化終點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測，從而確定極化終點(diǎn)。

在此對于巴克豪森噪聲的產(chǎn)生以及對所述薄膜電流的影響做進(jìn)一步解釋。在未極化的鐵電聚合物薄膜中，存在者α相，β相以及非晶結(jié)構(gòu)。極化過程主要是鐵電聚合物薄膜中α相到β相轉(zhuǎn)變的過程。具體的，在微觀結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)的是磁疇極性方向的變化。圖4中(A)為鐵電聚合物薄膜極化前的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，所述鐵電聚合物薄膜的圍觀結(jié)構(gòu)中包括多個磁疇(未標(biāo)號)和非晶結(jié)構(gòu)604，磁疇之間的過渡層即為疇壁602，在多個磁疇中的極性方向為隨機(jī)的，即如箭頭601、603、606所示。而在極化后，圖4中(B)為鐵電聚合物薄膜極化后的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，各個磁疇的極性方向發(fā)生改變，極性方向如箭頭605、606、608所示，因此整體上來說極性方向形成了統(tǒng)一，即如虛線箭頭6010所示。在極化過程中磁疇的極性方向發(fā)生改變，從而體現(xiàn)在鐵電聚合物薄膜中從α相到β相的轉(zhuǎn)變，并且疇壁602、607會發(fā)生移動從而產(chǎn)生巴克豪森噪聲，也就會影響所述薄膜電流。

所述鐵電聚合物薄膜極化后所得的極化膜內(nèi)既有α相也有β相，β相的含量與極化膜的壓電效應(yīng)相對應(yīng)，當(dāng)β相所占含量為60-70％時，極化膜即具有較好的壓電效應(yīng)，β相的含量越高極化膜的壓電效應(yīng)越好。然而過度極化會產(chǎn)生多余的不必要的電荷等，這些多余電荷容易與聚合物表面上的其他電荷重新結(jié)合，從而影響所得極化膜的性能。因此本發(fā)明所提供的高分子薄膜極化方法，能避免極化不完全或者過度極化的情況，可以很好的確定極化終點(diǎn)；并且能得到所需的極化膜，這里指的所需的極化膜指的是具有特定的α相和β相含量，即具有特定大小的壓電效應(yīng)的極化膜。對于應(yīng)用于壓電效應(yīng)的極化膜，則需要盡可能多的把鐵電聚合物薄膜內(nèi)的α相基本都轉(zhuǎn)化為β相。

請一并參閱圖5，對于巴克豪森噪聲對極化過程的影響進(jìn)行進(jìn)一步說明。圖5中(A)為極化過程下的鐵電聚合物薄膜的磁滯回線(極性-膜內(nèi)電場)的示意圖，其中以膜內(nèi)電場E_in-film為橫坐標(biāo)，以極性P為縱坐標(biāo)，曲線71即為起始磁化曲線；圖5中(B)為極化過程下的巴克豪森噪聲信號與膜內(nèi)電場之間的關(guān)系示意圖，其中巴克豪森噪聲信號表現(xiàn)可以是電流信號，也可以是電勢信號，本實(shí)施例中采用的是表現(xiàn)為電流信號的巴克豪森噪聲信號；圖5中(C)為極化過程下的極化微晶密度與膜內(nèi)電場之間的關(guān)系示意圖；圖5中(D)為極化過程下的薄膜電流與膜內(nèi)電場之間的關(guān)系示意圖。在圖5中橫坐標(biāo)均為膜內(nèi)電場E_in-film，且相對應(yīng)。

對比圖5中(A)、(B)，可明確得知當(dāng)鐵電薄膜內(nèi)疇壁發(fā)生移動時，也就是α相開始轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪鄷r，也即巴克豪森噪聲開始出現(xiàn)時，所述起始磁化曲線出現(xiàn)振蕩；同時可一起對比圖5中(D)，同樣的當(dāng)巴克豪森噪聲開始出現(xiàn)時，所述薄膜電流曲線才出現(xiàn)振蕩區(qū)域72。隨著極化過程的進(jìn)行，疇壁移動接近完成時，此時巴克豪森噪聲達(dá)到極值，即出現(xiàn)圖5中(B)所示的尖峰時，是與圖3中X所在的點(diǎn)相對應(yīng)。因此，在極化過程中當(dāng)確定巴克豪森噪聲出現(xiàn)尖峰時，可以對極化終點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測，通過預(yù)測能避免較早或較遲就停止極化，保證所得極化膜的高性能。在圖5中E_op即為最佳的極化終點(diǎn)，并且進(jìn)一步將圖5中(C)加入對比，隨著膜內(nèi)電場E_in-film的增加，所述高分子薄膜的極化微晶密度也在逐步增加，該極化微晶密度可以反映所得極化膜的性能。也即在最佳極化終點(diǎn)時，微晶密度基本恒定，也即鐵電聚合物薄膜的極化基本完成，疇壁移動也基本完成，此時極化膜特性最好，也即壓電效應(yīng)和使用壽命最佳。

實(shí)施例二

本發(fā)明還提供一種極化膜，采用實(shí)施例一中所提供的高分子薄膜極化方法制備得到。如實(shí)施例一中所述，本發(fā)明所提供的極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。并且因為所述極化膜為高分子薄膜，如鐵電聚合物薄膜，在基底表面原位形成后極化而成，故極化膜厚度小于9μm，降低包含此種極化膜器件的整體厚度，更能滿足市場的需求。

實(shí)施例三

本發(fā)明還提供一種電子器件，其包括基底以及原位形成于所述基底上的極化膜。由于所述極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)，有效拓寬該電子器件的應(yīng)用并增強(qiáng)其競爭力。具有壓電效應(yīng)的電子器件廣泛應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域，并且會應(yīng)用到手機(jī)、平板電腦等通訊設(shè)備中。由于該極化膜的厚度小于9μm，更為適應(yīng)現(xiàn)在通訊設(shè)備輕薄化的趨勢。

實(shí)施例四

如圖5所示，本發(fā)明還提供一種高分子薄膜極化裝置20，用于極化高分子薄膜203，所述高分子薄膜極化裝置20包括X射線發(fā)生器22、電場組件23和物品承載臺24；所述X射線發(fā)生器用于提供X射線，所述物品承載臺24接地用于承載待極化高分子薄膜203并使該待極化高分子薄膜203電勢為零。該電場組件包括一高壓電場端234和一低壓電極端235。所述高壓電場端234位于物品承載臺24上方，所述低壓電極端235位于高壓電場端234跟待物品承載臺24之間。該高壓電場端234電勢比低壓電極端235電勢高。該物品承載臺24上方的環(huán)境氣體被X射線電離并在該電場組件23形成的電場下移動并沉積在所述待極化高分子薄膜203表面，使所述待極化高分子薄膜203內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜203的極化。

本發(fā)明所提供的高分子薄膜極化裝置20，采用X射線發(fā)生器22提供X射線，物品承載臺24上方的環(huán)境氣體被X射線電離并在該電場組件23形成的電場下移動并沉積在所述待極化高分子薄膜203表面，使所述待極化高分子薄膜203內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。相較于直接在高分子薄膜203的上下表面設(shè)置電極，不會使高分子薄膜203直接承受所施加的高壓電場，因此能避免高分子薄膜203被擊穿，有效提高極化膜的生產(chǎn)合格率，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；且制得的極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。此外，在本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化裝置20中采用X射線不會造成環(huán)境污染。

所述高分子薄膜極化裝置20還包括一殼體21，為所述高分子薄膜203極化提供一封閉空間。該殼體21并不作為本發(fā)明的限制，該殼體21可以是盒、箱、桶甚至是一房間均可。

由于利用該高分子薄膜極化裝置20可以實(shí)現(xiàn)原位極化，因此可以在物品承載臺24上設(shè)置一器件的基底204，所述高分子薄膜203形成于所述基底204表面，即可使得于所述基底204表面的所述高分子薄膜203原位極化。所述設(shè)置高分子薄膜203于基底204表面包括但不限于一般常見的鍍膜方式形成，如化學(xué)氣相沉積法，物理氣相沉積法，浸涂，涂覆等等。本發(fā)明的高分子薄膜因為是原位形成在基底表面，因此可以形成厚度很薄的高分子薄膜，基本厚度可以維持在9μm以下。

所述高壓電場端234的電勢可以由一電勢源231提供，優(yōu)選地，所述高壓電場端234包括陣列狀針狀電極或線狀電極或平板電極或柵格電極，能保證得到所述的高電場。并且所述高壓電場端234與所述低壓電極端235之間的距離大于所述低壓電極端235與物品承載臺24之間的距離。

優(yōu)選的，所述低壓電極端235為柵格電極端或具有貫穿部的平板電極端。所述低壓電極端235可以確定低壓電極端235所在平面的電勢，并均勻低壓電極端235所在處的電場。所述平板電極端上開設(shè)有貫穿部以讓帶電離子通過即可，比如多根互相平行金屬線且間隔一定距離而形成的平板電極,多根金屬線之間的間隔即形成所述平板狀電極的貫穿部。優(yōu)選的是，所述低壓電極端235為柵格電極端，該柵格電極端為網(wǎng)格狀電極，其中優(yōu)選的是，網(wǎng)格狀電極上每個網(wǎng)格的面積為1-100mm²，也就是說當(dāng)所述網(wǎng)格為正方形時，所述網(wǎng)格的邊長為1-10mm。

優(yōu)選地，該低壓電極端235與物品承載臺24之間的距離為1-10mm，通過確定低壓電極端235與物品承載臺24之間的距離，能更好的控制高分子薄膜203內(nèi)所形成的膜內(nèi)電場，使得膜內(nèi)電場處在一個較高且穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)然，進(jìn)一步的是，所述高壓電場端234與所述低壓電極端235之間的距離大于所述低壓電極端235與物品承載臺24之間的距離。其中優(yōu)選的是，所述高壓電場端234與所述物品承載臺24之間的距離為10-500mm，最優(yōu)的是，所述高壓電場端234與所述物品承載臺24之間的距離為300mm。

更好的是，所述高分子薄膜極化裝置20還包括用于控制高壓電場端234電勢的第一電勢控制器2311，可以理解所述第一電勢控制器2311與電勢源231相連，通過控制電勢源231的電勢即可控制高壓電場端234的電勢，因而通過第一電勢控制器2311可以隨時調(diào)整高壓電場端234的電勢，可以在極化過程中隨時進(jìn)行調(diào)整，或者是適應(yīng)不同種類的高分子薄膜203。

優(yōu)選的，高分子薄膜極化裝置20還包括用于控制低壓電極端235電勢的第二電勢控制器2351，可以隨時調(diào)整低壓電極端235的電勢，可以在極化過程中隨時進(jìn)行調(diào)整，或者是適應(yīng)不同種類的高分子薄膜203。第一電勢控制器2311和第二電勢控制器2351協(xié)同調(diào)控，以控制高壓電場端234即電勢源231與低壓電極端235之間的電勢差。

優(yōu)選地，所述高壓電場端234的電勢為10-50kV，和低壓電場端235的電勢為5-40kV。通過確定高壓電場端234的電勢以及低壓電場端235的電勢，能保證極化過程的穩(wěn)定性。在這里需要說明的是，當(dāng)然仍然需要保證高壓電場端234的電勢高于低壓電場端235的電勢，并且優(yōu)選的是，高壓電場端234的電勢比低壓電場端235的電勢高5-30kV。例如，所述高壓電場端234的電勢為40kV，所述低壓電場端235的電勢為12kV；或，所述高壓電場端234的電勢為30kV，所述低壓電場端235的電勢為10kV；或，所述高壓電場端234的電勢為20kV，所述低壓電場端235的電勢為7kV；或，所述高壓電場端234的電勢為15kV，所述低壓電場端235的電勢為5kV。其中，較優(yōu)的是，所述高壓電場端234的電勢為20kV，所述低壓電場端235的電勢為7kV，在該高壓電場端234的電勢及低壓電場端235的電勢下，極化過程的穩(wěn)定性好，所得極化膜的性能好。

優(yōu)選地，所述高分子薄膜極化裝置20進(jìn)一步包括用于測量所述高分子薄膜203的薄膜電流的電流感測器2031，通過監(jiān)測所述高分子薄膜203的薄膜電流可以確定極化終點(diǎn)。具體的，可以是通過實(shí)時獲得的薄膜電流的變化，比如斜率變化來進(jìn)行判斷從而終止極化。更優(yōu)選的是，高分子薄膜極化裝置20進(jìn)一步包括控制處理器(圖未示)，用于接收前述電流感測器2031所監(jiān)測的薄膜電流數(shù)據(jù)。可以理解，所述控制處理器跟電流感測器2031可以直接通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；也可以采用無線傳輸?shù)姆绞?，如藍(lán)牙或WIFI等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。利用控制處理器可以分析薄膜電流的變化曲線，如利用薄膜電流的斜率變化來準(zhǔn)確的確定極化終點(diǎn)。其原理在實(shí)施例一中已做詳細(xì)說明，在此不再贅述。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化方法，利用X射線電離待極化高分子薄膜上方的環(huán)境氣體并在所述高電場作用下，穿過所述低電場而沉積在所述高分子薄膜表面，使所述高分子薄膜內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。相較于直接在高分子薄膜的上下表面設(shè)置電極，不會使高分子薄膜直接承受所施加的高壓電場，因此能避免高分子薄膜被擊穿，有效提高極化膜的生產(chǎn)合格率，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；且制得的極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。此外，在本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化方法中采用X射線不會對大氣臭氧層產(chǎn)生破壞，因而不會造成環(huán)境污染。

進(jìn)一步的是，所述高分子薄膜極化方法進(jìn)一步包括通過監(jiān)測所述高分子薄膜的薄膜電流確定極化終點(diǎn)。能更好的保證得到壓電效應(yīng)強(qiáng)且使用壽命長的極化膜，且每次極化后獲得的極化膜性能一致性好。

進(jìn)一步的是，所述高分子薄膜為鐵電聚合物薄膜，所述薄膜電流在極化過程中表現(xiàn)出巴克豪森噪聲的振蕩行為特性，通過監(jiān)測巴克豪森噪聲對薄膜電流的影響，從而確定極化終點(diǎn)。通過確定巴克豪森噪聲對薄膜電流的影響，能更為準(zhǔn)確的確定極化終點(diǎn)。

進(jìn)一步的是，所述高電場的電勢為10-50kV，所述低電場的電勢為5-40kV。通過確定高電場的電勢以及低電場的電勢，能保證極化過程的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的是，所述高分子薄膜為原位形成在一基底上的薄膜，薄膜厚度小于9μm。由于薄膜厚度小，使得所得極化膜具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明還提供一種高分子薄膜極化裝置，采用X射線發(fā)生器提供X射線，物品承載臺上方的環(huán)境氣體被X射線電離并在該電場組件形成的電場下移動并沉積在所述待極化高分子薄膜表面，使所述待極化高分子薄膜內(nèi)形成沿所述薄膜厚度方向的膜內(nèi)電場，從而完成所述高分子薄膜的極化。相較于直接在高分子薄膜的上下表面設(shè)置電極，不會使高分子薄膜直接承受所施加的高壓電場，因此能避免高分子薄膜被擊穿，有效提高極化膜的生產(chǎn)合格率，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；且制得的極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。此外，在本發(fā)明所提供的一種高分子薄膜極化裝置中采用X射線不會造成環(huán)境污染。

進(jìn)一步的是，所述高壓電場端包括陣列狀針狀電極或線狀電極具有貫穿部的平板電極端，所述高壓電場端與低壓電極端之間的距離大于所述低壓電極端與物品承載臺之間的距離。能保證得到所述的高電場。

進(jìn)一步的是，所述低壓電極端為柵格電極端或平板電極端，該低壓電極端與物品承載臺之間的距離為1-10mm。能更好的控制高分子薄膜內(nèi)所形成的膜內(nèi)電場，使得膜內(nèi)電場處在一個較高且穩(wěn)定的狀態(tài)。

進(jìn)一步的是，所述高分子薄膜極化裝置進(jìn)一步包括用于測量所述高分子薄膜的薄膜電流的電流感測器。通過監(jiān)測所述高分子薄膜的薄膜電流可以確定極化終點(diǎn)。

進(jìn)一步的是，所述高分子薄膜極化裝置進(jìn)一步包括控制處理器，用于接收電流感測器的薄膜電流數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述薄膜電流的變化確定極化終點(diǎn)。利用控制處理器可以分析薄膜電流的變化曲線，更為準(zhǔn)確的確定極化終點(diǎn)。

本發(fā)明還提供一種極化膜，采用上述高分子薄膜極化方法制備得到，該極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)和較長的使用壽命。

進(jìn)一步的是，所述極化膜為鐵電聚合物薄膜，薄膜厚度小于9μm，更能滿足市場的需求。

本發(fā)明還提供一種電子器件，其包括基底以及原位形成于所述基底上的極化膜。由于所述極化膜具有較強(qiáng)的壓電效應(yīng)，有效拓寬該電子器件的應(yīng)用并增強(qiáng)其競爭力。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。