一種光致伸縮復(fù)合膜及其制作的光驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光致伸縮復(fù)合膜領(lǐng)域，具體涉及一種光致伸縮復(fù)合膜及其制作的光驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]與電、磁驅(qū)動相比，光驅(qū)動器由于具有無電磁噪音干擾和無需外加電/磁場，且可實現(xiàn)無線遠程控制、便于器件的輕量化、小型化、集成化等優(yōu)點而備受青睞，可用于微機電與微光機電系統(tǒng)驅(qū)動。光驅(qū)動器基于材料的光致伸縮效應(yīng)工作，該類材料主要有半導(dǎo)體、鐵電陶瓷、有機聚合物。其中，鐵電陶瓷具有制備簡單、成本較低、光致伸縮效應(yīng)較強等優(yōu)點，其光致伸縮效應(yīng)是光伏效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)的耦合(即在光照下由于鐵電材料的光伏效應(yīng)而產(chǎn)生光生電壓，然后在該電壓提供的電場作用下，由于鐵電材料的逆壓電效應(yīng)而產(chǎn)生形變)。光致伸縮驅(qū)動器通過組成調(diào)控、尺寸調(diào)控、測試條件優(yōu)化等可以在一定程度上提高鐵電材料的光致形變，但為了進一步提高光致伸縮驅(qū)動器的性能以滿足飛行器等的要求，大幅增強鐵電材料的光致伸縮效應(yīng)(增大光生電壓和壓電系數(shù))仍是一個重要而且急待解決的問題。光生電壓和壓電系數(shù)對材料尺度的要求是矛盾的，這是造成鐵電材料光致伸縮效果不顯著的重要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了提高光驅(qū)動器的光致伸縮性能，本發(fā)明提供了一種光致伸縮膜以及其制作的光驅(qū)動器。
[0004]一種光致伸縮復(fù)合膜，包括:
[0005]—襯底層；
[0006]一底電極層，生長在襯底層上；
[0007]一壓電材料層，沉積在底電極層上；
[0008]一中間電極層，沉積在壓電材料層上；
[0009]一光伏材料層，沉積在中間電極層上；
[0010]一頂電極層，沉積在光伏材料層上，選用透光的導(dǎo)電材料制成。
[0011]進一步，所述襯底層選用SrT13基片、娃基片、鉬基片其中一種。
[0012]進一步，所述底電極層和中間電極層選用SrRuOpl1?鈦礦型LaN13其中一種制成；所述頂電極層選用銦錫氧化物(ITO)、錫氟氧化物(FTO)、鋅鋁氧化物(AZO)中的一種制成。
[0013]進一步，所述壓電材料層選用Pb (ZrxTih)O3OKxUh鈦酸鉛(PbT13)、鈦酸鋇(BaT13)其中一種制成。
[0014]進一步，所述光伏材料層選用PVxLaxZivyTiyO3(0〈x〈I，0〈y〈I)，鈦酸鋇(BaT13)、鐵酸鉍(BiFeO3)鐵電材料中的一種制成。
[0015]基于上述光致伸縮復(fù)合膜制作的光驅(qū)動器，包括:
[0016]—襯底層；
[0017]一底電極，生長在襯底層上；
[0018]一壓電材料層，沉積在底電極上；
[0019]一中間電極層，沉積在壓電材料層上；
[0020]一光伏材料層，沉積在中間電極層上；
[0021]一頂電極層，沉積在光伏材料層上，選用透光的導(dǎo)電材料制成；
[0022]所述底電極的一端向上延伸分別與壓電材料層、光伏材料層和頂電極層連接；所述光伏材料層與底電極層連接的一端向下延伸至壓電材料層表面，用于將中間電極層與底電極隔開。
[0023]進一步，所述襯底層選用SrT13基片、娃基片、鉬基片其中一種。
[0024]進一步，所述底電極和中間電極層選用SrRuOpl1?鈦礦型LaN13其中一種制成；所述頂電極層選用銦錫氧化物(ITO)、錫氟氧化物(FTO)、鋅鋁氧化物(AZO)中的一種制成。
[0025]進一步，所述壓電材料層選用Pb (ZrxTih)O3OKxUh鈦酸鉛(PbT13)、鈦酸鋇(BaT13)其中一種制成。
[0026]進一步，所述光伏材料層選用PVxLaxZivyTiyO3 (0〈x〈I，0〈y〈I)，鈦酸鋇(BaT13)、鐵酸鉍(BiFeO3)鐵電材料中的一種制成。
[0027]本發(fā)明的有益效果:
[0028]本發(fā)明的光致伸縮復(fù)合膜，選用光伏效應(yīng)顯著的光伏材料層為壓電材料層提供電場，制作單獨的光伏材料層和壓電材料層，從而可增加光伏材料層的薄膜厚度，有利于獲得更大的光生電壓；同時減小壓電材料層的薄膜厚度，提高其壓電系數(shù)；本發(fā)明將光伏材料層和壓電材料層進行復(fù)合，能夠提高壓電材料層的光致伸縮效應(yīng)，即光致形變?；诠庵律炜s復(fù)合膜制作的光驅(qū)動器，不僅能有較高的光致伸縮效應(yīng)；同時底電極的截面設(shè)計為L形將壓電材料層、光伏材料層和頂電極層連接，實現(xiàn)底電極和頂電極層的無導(dǎo)線導(dǎo)通，有利于減小光驅(qū)動器的尺寸，也使光驅(qū)動器更加美觀；同時壓電材料和光伏材料為薄膜形式制作成光驅(qū)動器，也有利于減小光驅(qū)動器的尺寸。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的光致伸縮膜；
[0030]圖2是本發(fā)明的光驅(qū)動器的剖視圖。
[0031]附圖標記
[0032]1、1’_襯底層；2-下電極層；2’-下電極；3、3’_中間電極層；
[0033]4、4’ -壓電材料層；5、5’ -中間電極層； 6、6’ -頂電極層。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。
[0035]如圖1所示，一種光致伸縮復(fù)合膜，包括:
[0036]—襯底層I ;
[0037]一底電極層2，生長在襯底層I上，用于測量光伏材料層5的光生電壓和壓電材料層3的壓電性能；
[0038]一壓電材料層3，沉積在底電極層2上，在光伏材料層5產(chǎn)生的電壓下發(fā)生形變；
[0039]一中間電極層4，沉積在壓電材料層3上，用于與上電極層6 —起將光照下光伏材料層5中產(chǎn)生的電壓傳輸?shù)綁弘姴牧蠈?上；
[0040]一光伏材料層5，沉積在中間電極層4上，用于將光能轉(zhuǎn)化為電能為壓電材料層3提供電壓；
[0041]一頂電極層6，沉積在光伏材料層5上，選用透光的導(dǎo)電材料制成，用于將光線透射到光伏材料層5，同時與底電極層2連通，將光照下光伏材料層5中產(chǎn)生的電壓傳輸?shù)綁弘姴牧蠈?使其發(fā)生形變。
[0042]所述襯底層I選用SrT13基片、硅基片、鉑基片其中一種，優(yōu)選SrT1 3。
[0043]所述底電極層2和中間電極4層選用SrRuO3、鈣鈦礦型LaN13其中一種制成，優(yōu)選 SrRuO3。
[0044]所述壓電材料層3選用Pb (ZrxTi1J O3 (0〈χ〈1，簡寫為PZT)、鈦酸鉛(PbT13)、鈦酸鋇(BaT13)其中一種制成，優(yōu)選 Pb (Zra52Tia48) 03。
[0045]所述光伏材料層5選用PlvxLaxZivyTiyO3 (0〈x〈 I，0〈y〈 I，簡寫為PLZT)，鈦酸鋇(BaT13)、鐵酸鉍(BiFeO3)鐵電材料中的一種制成，優(yōu)選 Pb0.97La0.03Zr0.52Ti0.4803o
[0046]所述頂電極層6選用銦錫氧化物(ITO)、錫氟氧化物(FTO)、鋅鋁氧化物(AZO)中的一種制成，優(yōu)選ΙΤ0。
[0047]上述的光致伸縮薄膜，如果將31^1103單晶作為襯底，則襯底SrT1 3可以不要。考慮到SrRuO3單晶比較昂貴，而SrT1 3比較廉價，本實例選擇SrT1 3單晶作為襯底。
[0048]上述光致伸縮復(fù)合膜制備:首先采用磁控濺射法在具有(001)取向的STO單晶襯底上生長底電極SRO薄膜，然后通過改變沉積溫度、功率、時間，在SRO底電極上濺射沉積Pb (Zr0.52Ti0.48) (V薄膜，最后將其進行快速退火。采用同樣技術(shù)在Pb (Zr0.52Ti0.48) (