本發(fā)明屬于電容器制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器及其制備方法。

背景技術(shù)：

微電子技術(shù)是以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù)，隨著社會信息化不斷深入的發(fā)展，其在軍用、民用等領(lǐng)域不可替代的作用愈加顯現(xiàn)。隨著技術(shù)的進步，高集成度、低功耗、高性能、高可靠性、微型化是微電子技術(shù)發(fā)展的必然方向。但是材料制備，微電子工藝技術(shù)等問題嚴重制約著微電子技術(shù)的進一步發(fā)展。因此，尋求微電子技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域的不斷革新，積極探索深層次的微電子技術(shù)，使其更好地服務(wù)于社會經(jīng)濟發(fā)展，促使社會信息化的發(fā)展成為當務(wù)之急。電容器作為集成電路中必不可少的重要器件，對微電子發(fā)展起著關(guān)鍵作用。按照電解質(zhì)的類型，常見的電容器可分為電解液電容器和固態(tài)電介質(zhì)電容器。而電解液電容器存在著漏液等問題，而嚴重影響了其進一步的發(fā)展和使用。不同于電解液電容器，固態(tài)電容器因為采用固體電解質(zhì)則完全可以避免這樣的問題。但是在制備固態(tài)電容器的時候，介質(zhì)中不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的缺陷，這在一定程度上了影響了其使用性能。

中國專利CN103971933A公開了一種固態(tài)薄膜電容器及其制備方法，發(fā)明了一種具有自修復(fù)作用的氧化鋁固態(tài)薄膜電容器，這種電容器利用活性氧化鋁薄膜在強場下活躍的離子輸運(特別是電介質(zhì)缺陷處附近的離子更為活躍)，將離子輸運至缺陷附近的電極界面實現(xiàn)陽極氧化，進而實現(xiàn)了缺陷處的自修復(fù)。但是此以氧化鋁薄膜為電介質(zhì)的電容器中，在使用之前需首先對其進行水合反應(yīng)用以儲備進行陽極氧化反應(yīng)的羥基基團，此外還需進行電化學處理已達到修復(fù)的目的，使用方法較為繁瑣。并且，在高溫使用時，因為水的失去而難以有效的實現(xiàn)電容器的陽極氧化及自修復(fù)，因此這種以氧化鋁薄膜為電介質(zhì)的固態(tài)電容器對使用環(huán)境溫度和濕度有很強的依賴性，而限制了其使用范圍。除此之外，氧化鋁本身的介電常數(shù)較小，而很難取得較高的儲能密度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠大大提高電容器的儲能密度和使用極限的具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器及其制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器，包括自下而上依次設(shè)置的襯底基片、下部電極、氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜及上部電極。

所述的氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜質(zhì)地均勻，厚度為200～350nm。該薄膜具有優(yōu)異的電學性能，能在較為苛刻條件下有效電解陽離子供給于陽極氧化，以產(chǎn)生自修復(fù)作用，進而提高擊穿場強，可達570MV/m。此類薄膜還具有一定的羥基基團存儲能力和高于單純氧化鋁薄膜的介電常數(shù)，可以達到10～14。此類薄膜所具有的優(yōu)異的羥基基團存儲和電解能力，在使用過程中可有效電解并產(chǎn)生大量的陽離子，在電場的驅(qū)動作用下，輸運至電極及薄膜的界面處，產(chǎn)生陽極氧化作用，生成一層致密的陽極氧化膜，在修復(fù)薄膜缺陷的同時進一步提高擊穿場強。依據(jù)儲能密度與介電常數(shù)成正比，與擊穿場強的平方成正比的關(guān)系，可得知能有效調(diào)高此類固態(tài)電容器的儲能密度。

所述的襯底基片為硅片。

所述的上部電極及下部電極為具有陽極氧化能力的閥金屬薄膜。

作為優(yōu)選的實施方式，上部電極及下部電極選自Al薄膜、Ti薄膜、Zr薄膜、Cu薄膜或Ni薄膜中的一種。

所述的上部電極及下部電極的厚度相同。

所述的上部電極及下部電極的厚度為150～250nm。

所述的下部電極涂覆在襯底基片上，所述的上部電極沉積在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜上。

具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器的制備方法，采用以下步驟：

(1)制備氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合前驅(qū)膠體：

(1-1)往鋁醇鹽溶液中加入乙酰丙酮，攪拌混合后，再加入冰醋酸，再繼續(xù)攪拌混合，冷卻過濾后，得到溶膠前驅(qū)體；

(1-2)在制備好的溶膠前驅(qū)體中加入納米二氧化鈦粒子，在80℃下攪拌均勻，形成復(fù)合前驅(qū)體；

(2)采用磁控濺射或蒸發(fā)鍍膜法在沉底基片上制備一層導(dǎo)電薄膜，作為下部電極；

(3)將氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合前驅(qū)體采用旋涂法涂覆在下部電極的表面，進行此過程5～9次，每次涂覆后進行熱處理，達到所需厚度后在450～520℃的溫度下退火處理2～4h，制得氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜；

(4)采用蒸發(fā)鍍膜法或磁控濺射法在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜上制備一層具有陽極氧化能力的薄膜，作為上部電極，得到電容器單元；

(5)將制備好的電容器單元或?qū)㈦娙萜鲉卧M合，通過絕緣介質(zhì)進行封裝固化，再進行兩端引線，制得高儲能密度固態(tài)薄膜集成電路電容器。

步驟(1-1)中所述的鋁醇鹽溶液為異丙醇鋁溶液，將異丙醇鋁研磨后，加入乙二醇乙醚，超聲10～20min后，再于20～150℃下攪拌均勻制得的濃度為0.01～0.1mol/L的異丙醇鋁乙二醇乙醚溶液，

步驟(1-1)中，鋁醇鹽溶液、乙酰丙酮和冰醋酸的添加量滿足鋁醇鹽、乙酰丙酮和冰醋酸的添加量比為0.04mol：(0.01～0.1)mol：(1～50)mL，在鋁醇鹽溶液中加入乙酰丙酮，于20～150℃下攪拌均勻，然后加入冰醋酸，于20～150℃下攪拌均勻。

步驟(1-2)中，氧化鋁和納米二氧化鈦粒子的摩爾比為(0.5～10)：100；納米二氧化鈦粒子的粒徑為5～30nm。

本發(fā)明采用氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜作為電介質(zhì)，在單純氧化鋁薄膜的基礎(chǔ)上通過添加具有優(yōu)異電學性能的納米二氧化鈦離子進一步提高氧化鋁薄膜的羥基基團存儲能力及在強場下的活躍的離子輸運能力，在電極界面實現(xiàn)陽極氧化，進而實現(xiàn)缺陷的自修復(fù)。這是本發(fā)明的技術(shù)核心和關(guān)鍵。同時，納米二氧化鈦具有較高的介電常數(shù)，其添加到氧化鋁薄膜中可有效提高氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜的介電常數(shù)，促進了此類電容器儲能密度的提高。

本發(fā)明中電介質(zhì)電容器所使用的介質(zhì)薄膜為氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜。此類薄膜結(jié)合了氧化鋁和二氧化鈦優(yōu)異的電學性能。氧化鋁具有性能穩(wěn)定，成本低的特點，已在電學，光學，熱學等領(lǐng)域有了廣泛而成熟的應(yīng)用。作為典型的線性電介質(zhì)，氧化鋁最高的擊穿場強可達到700MV/m，介電性能優(yōu)異。二氧化鈦具有抗線、抗菌、自潔凈、抗老化等性能，可用于化妝品、功能纖維、塑料、油墨、涂料、油漆、精細陶瓷等領(lǐng)域。作為電池材料，二氧化鈦具有極好的高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，提高電池材料的首次放點比容量。此外，二氧化鈦具有半導(dǎo)體的性能及較高的介電常數(shù)。對本發(fā)明更為重要的是，二氧化鈦具有吸濕性，當二氧化鈦粒子達到納米級別時，因其具有巨大的比表面積致使其吸濕性這一性能更為優(yōu)異。這一特性可以使本發(fā)明所述電容器電介質(zhì)不需要事先進行水合作用就可儲備用來陽極氧化作用的羥基基團，且使用環(huán)境更為寬泛。二氧化鈦加入到氧化鋁薄膜中，一定程度上會造成薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的畸變，這種畸變會提升電場下離子的輸運性能，可對薄膜內(nèi)部的缺陷有更好的修復(fù)作用，并且使生成的陽極氧化膜的致密性好，厚度厚，進而提高了電容器的擊穿電壓，促進了氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜電容器高壓使用極限。因此，氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜成為了高儲能密度電容器介質(zhì)的候選者。

本發(fā)明將傳統(tǒng)的液態(tài)電解液替換為具有自修復(fù)能力的固態(tài)電解質(zhì)，不但解決了市面上電容器電解液漏液等問題，而且由于氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜具有羥基基團存儲能力及良好的離子輸運能力，從而使電極與介質(zhì)膜之間形成的陽極氧化物，這種膜具有擊穿場強高，自修復(fù)的特點，從而提高了電容器的使用極限和儲能密度，通過本發(fā)明能夠大大提高了電容器的儲能密度和使用極限。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、制備工藝簡單。

2、原料成本低廉。

3、安全性和可靠性高。

4、儲能密度較高，可微型化，小型化并應(yīng)用于集成電路。

5、電容器使用極限高。

附圖說明

圖1為未使用的電容器單元的截面示意圖；

圖2為使用過程中(上部電極加正向電壓)電容器單元的界面示意圖；

圖3為使用過程中(下部電極加正向電壓)電容器單元的截面示意圖；

圖4為鋁電極下的氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜的在自然條件下測得典型I-V特性曲線；

圖5為鋁電極下的氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜的在100℃條件下測得典型I-V特性曲線。

圖中，1為硅片，2為下部電極，3為氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜，4為上部電極，5為陽極氧化膜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

如圖1所示，為未使用電容器單元截面示意圖及電路示意圖，該電容器單元包括硅片1(襯底基片)、下部電極2、氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3及上部電極4，圖1中，下部電極2和上部電極4為均鋁薄膜，厚度為200nm；氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3厚度為300nm。

具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器電容器單元的制備包括以下步驟：

(1)將0.02mol異丙醇鋁進行研磨，隨后加入到50mL乙二醇乙醚溶劑中進行超聲分散20min，并于70℃恒溫攪拌,再加入0.02mol乙酰丙酮，70℃恒溫攪拌30min，最后再加入10mL冰醋酸，于80℃恒溫攪拌30min，待反應(yīng)結(jié)束后逐漸冷卻至室溫，過濾，制得活性氧化鋁溶膠前驅(qū)體；

(2)取30mL氧化鋁前驅(qū)體放入燒杯中，取0.02mol直徑為10nm納米二氧化鈦粒子，放入氧化鋁前驅(qū)體中，在30℃下攪拌3h以充分混勻，得到氧化鋁膠體與納米二氧化鈦粒子混合的復(fù)合膠體；

(3)采用蒸發(fā)鍍膜法或磁控濺射法在襯底基片上制備一層下部電極鋁薄膜；

(4)將步驟(2)制得的活性氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合溶膠前驅(qū)體涂覆在步驟(3)制得的下部電極表面上，并進行熱處理，所述的熱處理的條件為150℃處理5min，300℃處理5min，450℃處5min，然后冷卻至室溫，重復(fù)上述過程7次得到初始氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜；

(5)將步驟(4)所制得的薄膜在450℃退火處理180min，制得氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜，厚度為210nm；

(6)采用蒸發(fā)鍍膜法或磁控濺射法在步驟(5)制得的氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜上制備一層上部電極鋁薄膜。

(7)工作時，固態(tài)薄膜電容器采用氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜作為電容器中的電介質(zhì)，利用氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜在強場下活躍的離子輸運，特別是在電介質(zhì)缺陷處附近的離子更為活躍，實現(xiàn)了與鋁電解電容器中電解液作用相似的離子輸運媒介，將離子輸運至缺陷附近的電極界面實現(xiàn)陽極氧化，進而實現(xiàn)了缺陷的自修復(fù)。同時利用氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜的高介電常數(shù)和高擊穿場強實現(xiàn)薄膜高的儲能密度。

實施例2：

在本實例中，如圖2所示，高儲能密度電介質(zhì)電容器單元制造后，在使用過程中上電極加正向電壓時的電容器單元截面示意圖，該電容器單元包括硅片1、下部電極2、氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3、上部電極4(Al薄膜)以及陽極氧化膜5(陽極Al₂O₃膜)，其中，氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3設(shè)置在下部電極2和上部電極4之間，氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3與上部電極4界面處為一層在使用過程中形成的具有自修復(fù)功能的陽極Al₂O₃膜。在使用過程中，隨著施加電壓時間延長，在正向電壓方向，會在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3與上部電極4之間會形成一層致密的Al₂O₃薄膜，得到高儲能密度固態(tài)薄膜集成電路電容器單元。

下部電極2和上部電極4為鋁薄膜，厚度為200nm；氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3厚度為300nm，陽極氧化膜5厚度為60nm，電容值為5.41nF。其余實驗步驟條件同實施例1。

實施例3：

本實施例中，如圖3所示，使用過程中下電極加正向電壓時的電容器單元截面示意圖，該電容器單元包括硅片1、下部電極2、氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3、上部電極4以及陽極氧化膜5(陽極Al₂O₃膜)，其中，氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3設(shè)置在下部電極2和上部電極4之間，氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3與上部電極4界面處為一層在使用過程中形成的具有自修復(fù)功能的陽極Al₂O₃膜。在使用過程中，隨著施加電壓時間延長，在正向電壓方向，會在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3與下部電極2之間會形成一層致密的Al₂O₃薄膜，得到高儲能密度固態(tài)薄膜集成電路電容器單元。

下部電極2和上部電極4為鋁薄膜，厚度為200nm；氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜3厚度為300nm，陽極氧化膜5厚度為40nm，電容值為4.81nF。其余實驗步驟條件同實施例1。

實施例4：

本實施例中，在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜制備過程中，二氧化鈦納米粒子直徑為20nm，加入到氧化鋁溶膠后在40℃攪拌4h以充分混合。其余實驗步驟條件同實施例1。

實施例5：

本實施例中，在具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器電容器單元制備過程同實驗步驟條件同實施例1。對制備的電容器按照圖2所示施加正向電壓，施加電壓步長為0.2V/s,讀數(shù)延遲為0.5s。在自然條件下所測得的典型的I-V特性曲線如圖4所示。

由圖4可知，由于氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜復(fù)合電介質(zhì)薄膜的電解能力，在薄膜與電極界面之間會生成一層致密的陽極氧化膜，這層薄膜的生長及自修復(fù)作用致使電流隨著電壓的生長而沒有發(fā)生明顯的變化。同時擊穿電壓可達到120V。結(jié)合其厚度為210nm，可換算此薄膜的擊穿場強高達570MV/m。得知此薄膜的介電常數(shù)為11.2，儲能密度高達16.1J/cm^-3。

實施例6：

本實施例中，在具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器電容器單元制備過程同實驗步驟條件同實施例1。對制備的電容器按照圖2所示施加正向電壓，施加電壓步長為0.2V/s,讀數(shù)延遲為0.5s。在100℃的條件下所測得的典型的I-V特性曲線如圖5所示。

由圖5可知，在100℃條件下測試，在較低的電壓下，由于薄膜內(nèi)部物理吸附水的丟失，漏導(dǎo)會有所降低。隨著電壓的增加，電流逐漸升高并平穩(wěn)，其擊穿電壓也高達120V，即擊穿場強為570MV/m，這說明仍然存在著陽極氧化及自修復(fù)作用。這同時也說明此薄膜具有優(yōu)異的離子電解及輸運能力，并可以在100℃的高溫條件下實現(xiàn)。

實施例7：

一種具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器，包括自下而上依次設(shè)置的襯底基片、下部電極、氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜及上部電極，下部電極涂覆在襯底基片上，上部電極沉積在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜上。

采用的襯底基片為硅片，上部電極及下部電極為具有陽極氧化能力的閥金屬薄膜，本實施例中采用的是厚度為150nm的Ti薄膜。氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜質(zhì)地均勻，厚度為200nm。該薄膜具有優(yōu)異的電學性能，能在較為苛刻條件下有效電解陽離子供給于陽極氧化，以產(chǎn)生自修復(fù)作用，進而提高擊穿場強，可達570MV/m。此類薄膜還具有一定的羥基基團存儲能力和高于單純氧化鋁薄膜的介電常數(shù)，可以達到11。此類薄膜所具有的優(yōu)異的羥基基團存儲和電解能力，在使用過程中可有效電解并產(chǎn)生大量的陽離子，在電場的驅(qū)動作用下，輸運至電極及薄膜的界面處，產(chǎn)生陽極氧化作用，生成一層致密的陽極氧化膜，在修復(fù)薄膜缺陷的同時進一步提高擊穿場強。依據(jù)儲能密度與介電常數(shù)成正比，與擊穿場強的平方成正比，可得知能有效調(diào)高此類固態(tài)電容器的儲能密度。

具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器的制備方法，采用以下步驟：

(1)制備氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合前驅(qū)膠體：

(1-1)將異丙醇鋁研磨后，加入乙二醇乙醚，超聲10min后，再于20℃下攪拌均勻制得的濃度為0.01mol/L的異丙醇鋁乙二醇乙醚溶液，向溶液中加入乙酰丙酮，攪拌混合后，再加入冰醋酸，控制異丙醇鋁、乙酰丙酮和冰醋酸的添加量比為0.04mol：0.01mol：1mL，于20℃下繼續(xù)攪拌混合，冷卻過濾后，得到溶膠前驅(qū)體；

(1-2)在制備好的溶膠前驅(qū)體中加入粒徑為5nm的納米二氧化鈦粒子，異丙醇鋁和納米二氧化鈦粒子的摩爾比為0.5：100，在80℃下攪拌均勻，形成復(fù)合前驅(qū)體；

(2)采用磁控濺射在沉底基片上制備一層導(dǎo)電薄膜，作為下部電極；

(3)將氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合前驅(qū)體采用旋涂法涂覆在下部電極的表面，進行此過程5次，每次涂覆后進行熱處理，達到所需厚度后在450℃的溫度下退火處理4h，制得氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜；

(4)采用蒸發(fā)鍍膜法在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜上制備一層具有陽極氧化能力的薄膜，作為上部電極，得到電容器單元；

(5)將制備好的電容器單元或?qū)㈦娙萜鲉卧M合，通過絕緣介質(zhì)進行封裝固化，再進行兩端引線，制得高儲能密度固態(tài)薄膜集成電路電容器。

實施例8：

一種具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器，包括自下而上依次設(shè)置的襯底基片、下部電極、氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜及上部電極，下部電極涂覆在襯底基片上，上部電極沉積在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜上。

采用的襯底基片為硅片，上部電極及下部電極為具有陽極氧化能力的閥金屬薄膜，本實施例中采用的是厚度為200nm的Zr薄膜。氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜質(zhì)地均勻，厚度為300nm。該薄膜具有優(yōu)異的電學性能，能在較為苛刻條件下有效電解陽離子供給于陽極氧化，以產(chǎn)生自修復(fù)作用，進而提高擊穿場強，可達570MV/m。此類薄膜還具有一定的羥基基團存儲能力和高于單純氧化鋁薄膜的介電常數(shù)，可以達到12。此類薄膜所具有的優(yōu)異的羥基基團存儲和電解能力，在使用過程中可有效電解并產(chǎn)生大量的陽離子，在電場的驅(qū)動作用下，輸運至電極及薄膜的界面處，產(chǎn)生陽極氧化作用，生成一層致密的陽極氧化膜，在修復(fù)薄膜缺陷的同時進一步提高擊穿場強。依據(jù)儲能密度與介電常數(shù)成正比，與擊穿場強的平方成正比，可得知能有效調(diào)高此類固態(tài)電容器的儲能密度。

具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器的制備方法，采用以下步驟：

(1)制備氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合前驅(qū)膠體：

(1-1)將異丙醇鋁研磨后，加入乙二醇乙醚，超聲15min后，再于80℃下攪拌均勻制得的濃度為0.05mol/L的異丙醇鋁乙二醇乙醚溶液，向溶液中加入乙酰丙酮，攪拌混合后，再加入冰醋酸，控制異丙醇鋁、乙酰丙酮和冰醋酸的添加量比為0.04mol：0.05mol：20mL，于80℃下繼續(xù)攪拌混合，冷卻過濾后，得到溶膠前驅(qū)體；

(1-2)在制備好的溶膠前驅(qū)體中加入粒徑為10nm的納米二氧化鈦粒子，異丙醇鋁和納米二氧化鈦粒子的摩爾比為5：100，在80℃下攪拌均勻，形成復(fù)合前驅(qū)體；

(2)采用磁控濺射在沉底基片上制備一層導(dǎo)電薄膜，作為下部電極；

(3)將氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合前驅(qū)體采用旋涂法涂覆在下部電極的表面，進行此過程6次，每次涂覆后進行熱處理，達到所需厚度后在500℃的溫度下退火處理3h，制得氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜；

(4)采用蒸發(fā)鍍膜法在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜上制備一層具有陽極氧化能力的薄膜，作為上部電極，得到電容器單元；

(5)將制備好的電容器單元或?qū)㈦娙萜鲉卧M合，通過絕緣介質(zhì)進行封裝固化，再進行兩端引線，制得高儲能密度固態(tài)薄膜集成電路電容器。

實施例9：

一種具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器，包括自下而上依次設(shè)置的襯底基片、下部電極、氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜及上部電極，下部電極涂覆在襯底基片上，上部電極沉積在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜上。

采用的襯底基片為硅片，上部電極及下部電極為具有陽極氧化能力的閥金屬薄膜，本實施例中采用的是厚度為250nm的Ni薄膜。氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜質(zhì)地均勻，厚度為350nm。該薄膜具有優(yōu)異的電學性能，能在較為苛刻條件下有效電解陽離子供給于陽極氧化，以產(chǎn)生自修復(fù)作用，進而提高擊穿場強，可達570MV/m。此類薄膜還具有一定的羥基基團存儲能力和高于單純氧化鋁薄膜的介電常數(shù)，可以達到14。此類薄膜所具有的優(yōu)異的羥基基團存儲和電解能力，在使用過程中可有效電解并產(chǎn)生大量的陽離子，在電場的驅(qū)動作用下，輸運至電極及薄膜的界面處，產(chǎn)生陽極氧化作用，生成一層致密的陽極氧化膜，在修復(fù)薄膜缺陷的同時進一步提高擊穿場強。依據(jù)儲能密度與介電常數(shù)成正比，與擊穿場強的平方成正比，可得知能有效調(diào)高此類固態(tài)電容器的儲能密度。

具有高儲能密度固態(tài)電介質(zhì)電容器的制備方法，采用以下步驟：

(1)制備氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合前驅(qū)膠體：

(1-1)將異丙醇鋁研磨后，加入乙二醇乙醚，超聲20min后，再于150℃下攪拌均勻制得的濃度為0.1mol/L的異丙醇鋁乙二醇乙醚溶液，向溶液中加入乙酰丙酮，攪拌混合后，再加入冰醋酸，控制異丙醇鋁、乙酰丙酮和冰醋酸的添加量比為0.04mol：0.1mol：40mL，于150℃下繼續(xù)攪拌混合，冷卻過濾后，得到溶膠前驅(qū)體；

(1-2)在制備好的溶膠前驅(qū)體中加入粒徑為30nm的納米二氧化鈦粒子，異丙醇鋁和納米二氧化鈦粒子的摩爾比為10：100，在80℃下攪拌均勻，形成復(fù)合前驅(qū)體；

(2)采用磁控濺射在沉底基片上制備一層導(dǎo)電薄膜，作為下部電極；

(3)將氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合前驅(qū)體采用旋涂法涂覆在下部電極的表面，進行此過程9次，每次涂覆后進行熱處理，達到所需厚度后在500℃的溫度下退火處理2h，制得氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜；

(4)采用蒸發(fā)鍍膜法在氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合電介質(zhì)薄膜上制備一層具有陽極氧化能力的薄膜，作為上部電極，得到電容器單元；

(5)將制備好的電容器單元或?qū)㈦娙萜鲉卧M合，通過絕緣介質(zhì)進行封裝固化，再進行兩端引線，制得高儲能密度固態(tài)薄膜集成電路電容器。

本專利通過采用氧化鋁/二氧化鈦復(fù)合薄膜具有羥基基團存儲能力及良好的離子輸運能力，從而使電極與介質(zhì)膜之間形成的陽極氧化物，這種膜具有擊穿場強高，自修復(fù)的特點，從而提高了電容器的使用極限和儲能密度，通過本發(fā)明能夠大大提高了電容器的儲能密度和使用極限。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。