一种柔性压电能量收集器及其制备方法

摘要

本发明公开一种柔性压电能量收集器及其制备方法，包括：在衬底的第一表面形成图形化的牺牲层；在牺牲层远离衬底的表面形成底电极；在底电极远离牺牲层的表面采用奇偶层差异退火工艺形成压电层；在压电层远离底电极的表面形成顶电极；腐蚀牺牲层将压电结构转印到柔性衬底上，得到柔性压电能量收集器。通过实施本发明，采用对牺牲层进行图形化处理，减少器件腐蚀剥落时间，提高转印成功率；在形成压电层时，每层薄膜进行一次热处理，且奇数层和偶数层采用的热处理工艺不同，形成的压电层薄膜致密性高，从而提高了最终形成的收集器的输出性能。此外，最终制备得到的柔性压电能量收集器能够用于电力场景中振动能量的收集，满足当前振动能量收集需求。

权利要求

1.一种柔性压电能量收集器的制备方法，其特征在于，包括：在衬底的第一表面形成图形化的牺牲层；

在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成底电极；

在所述底电极远离所述牺牲层的表面采用奇偶层差异退火工艺形成压电层；

在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极；

腐蚀所述牺牲层将包含底电极、压电层以及顶电极的压电结构转印到柔性衬底上，得到柔性压电能量收集器。

2.根据权利要求1所述的柔性压电能量收集器的制备方法，其特征在于，在所述底电极远离所述牺牲层的表面采用奇偶层差异退火工艺形成压电层，包括：在所述底电极远离所述牺牲层的表面形成预设层数的PZT薄膜，预设层数为偶数，其中，奇数层PZT薄膜形成工艺为旋凃一层PZT前驱体溶液，在温度为180℃‑200℃烘箱内进行

5min‑6min的烘干处理、在温度340℃‑360℃马弗炉内进行5min‑6min的预热处理；偶数层PZT薄膜形成工艺为旋凃一层PZT前驱体溶液，在温度为180℃‑200℃烘箱内进行5min‑6min的烘干处理、在温度340℃‑360℃马弗炉内进行5min‑6min的预热处理、在580℃‑620℃马弗炉内进行8min‑10min的退火处理。

3.根据权利要求1所述的柔性压电能量收集器的制备方法，其特征在于，在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成底电极，包括：在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成钛薄膜层；

在所述钛薄膜远离所述牺牲层的表面形成铂薄膜层；

对所述钛薄膜层和所述铂薄膜层进行湿法腐蚀，得到图形化的底电极。

4.根据权利要求1所述的柔性压电能量收集器的制备方法，其特征在于，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极，包括：在所述压电层远离所述底电极的表面形成铬薄膜层；

在所述铬薄膜层远离所述底电极的表面形成金薄膜层；

对所述铬薄膜层和所述金薄膜层进行湿法腐蚀，得到图形化的顶电极。

5.根据权利要求1所述的柔性压电能量收集器的制备方法，其特征在于，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极之后，还包括：在所述衬底的第一表面形成封装层，所述封装层覆盖所述底电极、所述压电层和所述顶电极，并露出所述底电极和所述顶电极的电极引线；

在所述封装层远离所述衬底的表面形成保护层。

6.根据权利要求1所述的柔性压电能量收集器的制备方法，其特征在于，腐蚀所述牺牲层将包含底电极、压电层以及顶电极的压电结构转印到柔性衬底上，得到柔性压电能量收集器，包括：将载有底电极、压电层以及顶电极完整压电结构的衬底切成若干小块；

腐蚀所述牺牲层，将小块的压电结构从衬底上剥落；

在柔性衬底形成一层聚酰亚胺凝胶；

采用PDMS薄膜与小块的压电结构接触，从衬底上取下压电结构转移到聚酰亚胺凝胶上，进行固化处理，得到柔性压电能量收集器。

7.根据权利要求1所述的柔性压电能量收集器的制备方法，其特征在于，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极之后，还包括：对形成的压电层进行腐蚀，得到图形化的压电层。

8.根据权利要求1所述的柔性压电能量收集器的制备方法，其特征在于，在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成底电极之后，还包括：在温度为350℃‑450℃的马弗炉中对形成底电极的衬底进行干燥处理。

9.一种柔性压电能量收集器，其特征在于，所述柔性压电能量收集器采用权利要求1‑8任一项所述的柔性压电能量收集器的制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的柔性压电能量收集器，其特征在于，所述底电极、压电层以及顶电极呈阶梯状排列。

说明书

一种柔性压电能量收集器及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力能量收集技术领域，具体涉及一种柔性压电能量收集器及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着电网智能化的不断推进，电网需监控的参量越来越多，在线监测装置的供电问题越来越突出。目前常见的在线监测装置供能方式有蓄电池供能、太阳能供能、激光供能和振动供能。然而输电线路等电力环境中存在着丰富的振动能量来源，且振动能量收集器具有结构简单、能量密度高的特点，因此振动能量收集在输电线路在线监测装置供电方面有着非常可观的应用前景。

[0003] 但是目前面向电力场景应用的振动能量收集器在制备工艺方面存在着下述尚待解决的问题：(1)为了适配各种异形电力设备，具有变形能力的柔性能量收集器在电力场景应用方面具有极大的优越性，但目前将器件从刚性衬底转移至柔性衬底的转印工艺存在着成功率低、步骤复杂等缺陷；(2)振动能量收集器的输出性能普遍偏弱，且以压电陶瓷为核心功能材料的振动能量收集器在长期工作中易出现压电层疲劳脱落现象。(3)电力环境复杂恶劣，目前缺少能够针对电力场景应用有效保护能量收集器核心结构的封装工艺方法。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供一种柔性压电能量收集器及其制备方法，以解决现有技术中器件制备成功率较低、收集器输出性能较差且在电力现场实际应用中可靠性不足，无法满足当前振动能量收集需求技术问题。

[0005] 本发明实施例提供的技术方案如下：

[0006] 本发明实施例第一方面提供一种柔性压电能量收集器的制备方法，包括：在衬底的第一表面形成图形化的牺牲层；在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成底电极；在所述底电极远离所述牺牲层的表面采用奇偶层差异退火工艺形成压电层；在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极；腐蚀所述牺牲层将包含底电极、压电层以及顶电极的压电结构转印到柔性衬底上，得到柔性压电能量收集器。

[0007] 可选地，在所述底电极远离所述牺牲层的表面采用奇偶层差异退火工艺形成压电层，包括：在所述底电极远离所述牺牲层的表面形成预设层数的PZT薄膜，预设层数为偶数，其中，奇数层PZT薄膜形成工艺为旋凃一层PZT前驱体溶液，在温度为180℃‑200℃烘箱内进行5min‑6min的烘干处理、在温度340℃‑360℃马弗炉内进行5min‑6min的预热处理；偶数层PZT薄膜形成工艺为旋凃一层PZT前驱体溶液，在温度为180℃‑200℃烘箱内进行5min‑6min的烘干处理、在温度340℃‑360℃马弗炉内进行5min‑6min的预热处理、在580℃‑620℃马弗炉内进行8min‑10min的退火处理。

[0008] 可选地，在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成底电极，包括：在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成钛薄膜层；在所述钛薄膜远离所述牺牲层的表面形成铂薄膜层；对所述钛薄膜层和所述铂薄膜层进行湿法腐蚀，得到图形化的底电极。

[0009] 可选地，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极，包括：在所述压电层远离所述底电极的表面形成铬薄膜层；在所述铬薄膜层远离所述底电极的表面形成金薄膜层；对所述铬薄膜层和所述金薄膜层进行湿法腐蚀，得到图形化的顶电极。

[0010] 可选地，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极之后，还包括：在所述衬底的第一表面形成封装层，所述封装层覆盖所述底电极、所述压电层和所述顶电极，并露出所述底电极和所述顶电极的电极引线；在所述封装层远离所述衬底的表面形成保护层。

[0011] 可选地，腐蚀所述牺牲层将包含底电极、压电层以及顶电极的压电结构转印到柔性衬底上，得到柔性压电能量收集器，包括：将载有底电极、压电层以及顶电极完整压电结构的衬底切成若干小块；腐蚀所述牺牲层，将小块的压电结构从衬底上剥落；在柔性衬底形成一层聚酰亚胺凝胶；采用PDMS薄膜与小块的压电结构接触，从衬底上取下压电结构转移到聚酰亚胺凝胶上，进行固化处理，得到柔性压电能量收集器。

[0012] 可选地，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极之后，还包括：对形成的压电层进行腐蚀，得到图形化的压电层。

[0013] 可选地，在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成底电极之后，还包括：在温度为350℃‑450℃的马弗炉中对形成底电极的衬底进行干燥处理。

[0014] 本发明实施例第二方面提供一种柔性压电能量收集器，所述柔性压电能量收集器采用本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的柔性压电能量收集器的制备方法制备得到。

[0015] 可选地，所述底电极、压电层以及顶电极呈阶梯状排列。

[0016] 本发明技术方案，具有如下优点：

[0017] 本发明实施例提供的柔性压电能量收集器的制备方法，采用对牺牲层进行图形化处理，减少器件腐蚀剥落时间，提高转印成功率；在形成压电层时，每层薄膜进行一次热处理，且奇数层和偶数层采用的热处理工艺不同，形成的压电层薄膜致密性高，从而提高了最终形成的收集器的输出性能。此外，最终制备得到的柔性压电能量收集器能够用于电力场景中振动能量的收集，满足当前振动能量收集需求。

[0018] 本发明实施例提供的柔性压电能量收集器制备方法，面向电力场景应用，通过溅射金属钛薄膜和旋涂聚酰亚胺凝胶增强底电极与柔性衬底的结合力以避免长期工作中核心结构层疲劳脱落。在关键结构上通过旋涂、阶梯固化工艺制备聚酰亚胺柔性封装层，在有效保护关键结构不受电力场景中复杂环境影响的同时，保证了器件的柔性变形性能。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1为本发明实施例中柔性压电能量收集器的制备方法的流程图；

[0021] 图2为本发明实施例中柔性压电能量收集器的制备方法的各个步骤对应的结构框图。

具体实施方式

[0022] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0024] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0025] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0026] 本发明实施例提供一种柔性压电能量收集器的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：

[0027] 步骤S101：在衬底的第一表面形成图形化的牺牲层。具体地，衬底选用刚性衬底，如硅片衬底等。选择衬底后在衬底表面形成一层牺牲层薄膜，后续转印时通过腐蚀牺牲层能够释放其上的结构，另外形成的牺牲层还能避免后续形成的底电极和硅衬底导通。其中牺牲层薄膜选择SiO2材料采用干湿氧化法形成在衬底的第一表面上。牺牲层薄膜的厚度约为1μm。在形成牺牲层薄膜后，可以采用光刻的方式对其进行图形化，能够在后期湿法腐蚀释放工艺中，增加腐蚀液与牺牲层的接触面积，缩短器件从硅片上剥离脱落的时间。

[0028] 在一实施方式中，图形化牺牲层主要采用如下步骤实现：在SiO2牺牲层薄膜旋涂BP212光刻胶，旋涂转速为2300r/min，并通过前烘、掩模版曝光、显影图形化光刻胶，在HF酸缓冲液中完全腐蚀掉未被光刻胶保护的SiO2薄膜，完成SiO2牺牲层薄膜的预图形化，得到图形化的牺牲层。

[0029] 步骤S102：在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成底电极。具体地，在形成底电极时，采用钛金属和铂金属，即在形成铂薄膜之前先形成一层钛金属，先形成钛薄膜能够增强铂金属的黏附力，并且，铂金属具有良好的物理化学稳定性，同时能够引导后续压电层的晶胞生长。

[0030] 步骤S103：在所述底电极远离所述牺牲层的表面采用奇偶层差异退火工艺形成压电层。其中，压电层由PZT前驱体溶液通过热处理工艺形成，具体地，可以在每形成一层PZT薄膜后进行一次热处理，且奇数层和偶数层采用的热处理工艺不同，形成的压电层薄膜致密性高，从而提高了最终形成的收集器的输出性能。

[0031] 步骤S104：在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极；具体地，顶电极由铬金属和金金属构成，即在形成金薄膜之前先形成一层铬薄膜，能够增强金薄膜的黏附力，并且，金具有良好的物理化学稳定性，适合作为柔性器件的电极材料。

[0032] 步骤S105：腐蚀所述牺牲层将包含底电极、压电层以及顶电极的压电结构转印到柔性衬底上，得到柔性压电能量收集器。其中，通过湿法腐蚀的工艺将牺牲层刻蚀掉，能够将压电结构从衬底上释放，然后通过转印工艺将释放的压电结构转印到柔性衬底上，即可得到柔性压电能量收集器。

[0033] 本发明实施例提供的柔性压电能量收集器的制备方法，采用对牺牲层进行图形化处理，减少器件腐蚀剥落时间，提高转印成功率；在形成压电层时，每层薄膜进行一次热处理，且奇数层和偶数层采用的热处理工艺不同，形成的压电层薄膜致密性高，从而提高了最终形成的收集器的输出性能。此外，最终制备得到的柔性压电能量收集器能够用于电力场景中振动能量的收集，满足当前振动能量收集需求。

[0034] 在一实施方式中，在所述底电极远离所述牺牲层的表面采用奇偶层差异退火工艺形成压电层，包括：在所述底电极远离所述牺牲层的表面形成预设层数的PZT薄膜，预设层数为偶数，其中，奇数层PZT薄膜形成工艺为旋凃一层PZT前驱体溶液，在温度为180℃‑200℃烘箱内进行5min‑6min的烘干处理、在温度340℃‑360℃马弗炉内进行5min‑6min的预热处理；偶数层PZT薄膜形成工艺为旋凃一层PZT前驱体溶液，在温度为180℃‑200℃烘箱内进行5min‑6min的烘干处理、在温度340℃‑360℃马弗炉内进行5min‑6min的预热处理、在580℃‑620℃马弗炉内进行8min‑10min的退火处理。

[0035] 其中，在实际应用中，预设层数的PZT薄膜可以是6‑10层，例如，可以制备8层PZT薄膜形成压电层。在形成PZT薄膜时采用旋凃工艺，以3000r/min旋凃形成一层PZT薄膜。另外，在形成压电层之前，先在温度为350℃‑450℃的马弗炉中对形成底电极的衬底进行干燥处理。

[0036] 在一实施方式中，在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成底电极，包括如下步骤：

[0037] 步骤S201：在所述牺牲层远离所述衬底的表面形成钛薄膜层。具体地，钛薄膜采用采用溅射工艺形成，形成的钛薄膜层的厚度约为50nm。

[0038] 步骤S202：在所述钛薄膜远离所述牺牲层的表面形成铂薄膜层；具体地，铂薄膜采用采用溅射工艺形成，形成的铂薄膜层的厚度约为150nm。

[0039] 步骤S203：对所述钛薄膜层和所述铂薄膜层进行湿法腐蚀，得到图形化的底电极。图形化工艺采用如下步骤实现：在铂薄膜上旋涂BN308光刻胶，旋涂转速为2300r/min，并通过标准光刻、显影工艺完成光刻胶的图形化。在王水(温度为90℃)中进行3min左右的湿法腐蚀，腐蚀掉铂层，然后使用HF酸缓冲液(HF:H2O＝1:10)进行15s左右的湿法腐蚀，去除钛层，完成底电极的制备和图形化。

[0040] 在一实施方式中，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极，包括如下步骤：

[0041] 步骤S301：在所述压电层远离所述底电极的表面形成铬薄膜层；具体地，铬薄膜采用采用溅射工艺形成，形成的铬薄膜层的厚度约为20nm‑30nm。

[0042] 步骤S302：在所述铬薄膜层远离所述底电极的表面形成金薄膜层；具体地，金薄膜采用采用溅射工艺形成，形成的金薄膜层的厚度约为70nm‑100nm。

[0043] 步骤S303：对所述铬薄膜层和所述金薄膜层进行湿法腐蚀，得到图形化的顶电极。图形化工艺采用如下步骤实现：在金薄膜上旋涂BP212光刻胶，旋涂转速为2600r/min，并通过前烘、掩模版曝光、显影图形化光刻胶，并在用I2‑KI溶液中进行时间为15s的湿法腐蚀，腐蚀掉铬层，然后使用K3[Fe(CN)6]进行时间为70s的湿法腐蚀，去除金层，完成顶电极的图形化和制备。

[0044] 在一实施方式中，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极之后，还包括：在所述衬底的第一表面形成封装层，所述封装层覆盖所述底电极、所述压电层和所述顶电极，并露出所述底电极和所述顶电极的电极引线；在所述封装层远离所述衬底的表面形成保护层。

[0045] 具体地，形成顶电极之后形成一层封装层和保护层，其中，封装层采用旋凃PW‑1500S型聚酰亚胺前驱体并通过固化处理后形成，具体工艺如下：在衬底上旋涂一层PW‑
1500S型聚酰亚胺前驱体、旋涂转速为2200r/min，然后在120℃下进行5min前烘、在氮气烘箱中通过阶梯加热工艺对聚酰亚胺前驱体进行固化处理，阶梯加热工艺参数为：50℃/
30min，150℃/40min，275℃/150min，完成聚酰亚胺封装层的制备。保护层由光刻胶构成，即在形成封装层后旋涂一层旋涂BP212光刻胶，旋涂转速为1600r/min，并通过前烘、掩模版曝光、显影图形化光刻胶，完成正胶保护层的制备。在该实施例中，封装层在有效保护关键结构不受电力场景中复杂环境影响的同时，保证了器件的柔性变形性能。保护层能够在后续转印时形成对器件结构的保护。

[0046] 在一实施方式中，腐蚀所述牺牲层将包含底电极、压电层以及顶电极的压电结构转印到柔性衬底上，得到柔性压电能量收集器，包括如下步骤：

[0047] 步骤S401：将载有底电极、压电层以及顶电极完整压电结构的衬底切成若干小块；具体地，可以采用金刚石刻刀将硅片根据完整压电结构大小分为若干小块，在划分过程中要保证结构的完整性。

[0048] 步骤S402：腐蚀所述牺牲层，将小块的压电结构从衬底上剥落；具体地，可以将每个小块置于HF酸缓冲液中腐蚀掉SiO2层，待器件结构完全从硅片上剥落即结束腐蚀，完成器件结构的释放过程。

[0049] 步骤S403：在柔性衬底形成一层聚酰亚胺凝胶。其中，柔性衬底可以选用厚度为70μm的商用柔性聚酰亚胺薄膜，在该薄膜上采用旋凃工艺旋凃一层聚酰亚胺凝胶，旋涂转速为3500r/min。

[0050] 步骤S404：采用PDMS薄膜与小块的压电结构接触，从衬底上取下压电结构转移到聚酰亚胺凝胶上，进行固化处理，得到柔性压电能量收集器。具体地，将厚度为1mm的PDMS薄膜与器件完全共形接触，匀速从硅片上取下器件并转移至柔性聚酰亚胺薄膜上，并在氮气烘箱中进行固化处理，固化完成后在丙酮溶液中去除BP212胶保护层。

[0051] 在一实施方式中，在所述压电层远离所述底电极的表面形成顶电极之后，还包括：对形成的压电层进行腐蚀，得到图形化的压电层。图形化工艺具体为：在压电层上旋涂BP212光刻胶，旋涂转速为2300r/min，并通过前烘、掩模版曝光、显影图形化光刻胶，使用PZT腐蚀液分多次腐蚀掉未被光刻胶保护的PZT层，腐蚀过程中注意控制腐蚀时间，防止侧蚀现象发生导致底顶电极导通。

[0052] 本发明实施例提供一种柔性压电能量收集器制备工艺方法，面向电力场景应用，首先采用对牺牲层进行预图形化处理，减少器件腐蚀剥落时间，提高转印成功率。采用奇偶层差异退火工艺提高PZT薄膜致密性以提高输出性能，并通过溅射金属Ti薄膜和旋涂聚酰亚胺凝胶增强底电极与柔性衬底的结合力以避免长期工作中核心结构层疲劳脱落。在关键结构上通过旋涂、阶梯固化工艺制备聚酰亚胺柔性封装层，在有效保护关键结构不受电力场景中复杂环境影响的同时，保证了器件的柔性变形性能。

[0053] 本发明实施例提供的柔性压电能量收集器制备工艺方法具体采用如下步骤实现：

[0054] 步骤一，提供一4英寸单晶硅片衬底1，在硅片衬底上通过干湿氧化法制备一层SiO2牺牲层薄膜，厚度为1μm，如图2中序号①的结构所示。在SiO2牺牲层薄膜旋涂BP212光刻胶，旋涂转速为2300r/min，并通过前烘、掩模版曝光、显影图形化光刻胶，在HF酸缓冲液中完全腐蚀掉未被光刻胶保护的SiO2薄膜，完成SiO2牺牲层薄膜的预图形化，得到图形化的牺牲层2，如图2序号②的结构所示。牺牲层主要起两个作用，一是在后期的湿法腐蚀释放工艺中被刻蚀掉从而将其上的结构释放，二是作为绝缘层避免硅和底电极导通。图形化牺牲层的目的是在后期湿法腐蚀释放工艺中，增加腐蚀液与牺牲层的接触面积，缩短器件从硅片上剥离脱落的时间。

[0055] 步骤二，首先通过溅射工艺在SiO2牺牲层上制备厚度为50nm的钛薄膜，然后再溅射150nm的铂金属。溅射钛层可以增强铂在硅片上的黏附力，铂金属具有良好的物理化学稳定性，而且可以引导压电薄膜的晶胞生长。接下来在铂薄膜上旋涂BN308光刻胶，旋涂转速为2300r/min，并通过标准光刻、显影工艺完成光刻胶的图形化。在王水(温度为90℃)中进行3min左右的湿法腐蚀，腐蚀掉铂层，然后使用HF酸缓冲液(HF:H2O＝1:10)进行15s左右的湿法腐蚀，去除钛层，完成底电极3的制备和图形化，如图2中序号③的结构所示；

[0056] 步骤三，首先在温度为400℃的马弗炉中对载有底电极的硅片进行干燥处理，然后在硅片上旋涂一层PZT前驱体溶液，旋涂转速为3000r/min。使用奇偶层差异退火工艺对PZT前驱体溶液进行热处理，即奇数层的热处理步骤为：在温度为200℃烘箱内进行5min的烘干处理、在温度350℃马弗炉内进行5min的预热处理。偶数层的热处理步骤为：在温度为200℃烘箱内进行5min的烘干处理、在温度350℃马弗炉内进行5min的预热处理、在600℃马弗炉内进行10min的退火处理。按照上述工艺步骤往复制备8层PZT薄膜，薄膜厚度约为800nm，完成压电层4制备，如图2中序号④的结构所示。

[0057] 步骤四，通过溅射工艺在制备完成的压电层上制备厚度为20‑30nm的铬薄膜，然后再溅射厚度为70‑100nm的金薄膜，溅射铬层可以增强金在压电薄膜上的黏附力，金具有良好的物理化学稳定性，非常适合作为柔性器件的电极材料。接下来在金薄膜上旋涂BP212光刻胶，旋涂转速为2600r/min，并通过前烘、掩模版曝光、显影图形化光刻胶，并在用I2‑KI溶液中进行时间为15s的湿法腐蚀，腐蚀掉铬层，然后使用K3[Fe(CN)6]进行时间为70s的湿法腐蚀，去除金层，完成顶电极5的图形化和制备，如图2中序号⑤的结构所示。

[0058] 步骤五，在压电层上旋涂BP212光刻胶，旋涂转速为2300r/min，并通过前烘、掩模版曝光、显影图形化光刻胶，使用PZT腐蚀液分多次腐蚀掉未被光刻胶保护的PZT层，腐蚀过程中注意控制腐蚀时间，防止侧蚀现象发生导致底顶电极导通，如图2中序号⑥的结构所示。

[0059] 步骤六，在硅片上旋涂一层PW‑1500S型聚酰亚胺前驱体、旋涂转速为2200r/min，然后在120℃下进行5min前烘、在氮气烘箱中通过阶梯加热工艺对聚酰亚胺前驱体进行固化处理，阶梯加热工艺参数为：50℃/30min，150℃/40min，275℃/150min，完成聚酰亚胺封装层6的制备，如图2中序号⑦的结构所示。

[0060] 步骤七，在硅片上旋涂一层旋涂BP212光刻胶，旋涂转速为1600r/min，并通过前烘、掩模版曝光、显影图形化光刻胶，完成正胶保护层7的制备，如图2序号⑧的结构所示。

[0061] 步骤八，用金刚石刻刀将硅片根据器件结构大小划分为若干小片，并在划分过程中保证结构的完整性，并在HF酸缓冲液中腐蚀掉SiO2层，待器件结构完全从硅片上剥落即结束腐蚀，如图2中序号⑨的结构所示。在厚度为70μm的商用柔性聚酰亚胺薄膜8上旋涂一层聚酰亚胺凝胶，旋涂转速为3500r/min。将厚度为1mm的PDMS薄膜与器件完全共形接触，匀速从硅片上取下器件并转移至柔性聚酰亚胺薄膜上，并在氮气烘箱中进行固化处理，固化完成后在丙酮溶液中去除BP212胶层，如图2中序号⑩的结构所示。

[0062] 本发明实施例还提供一种柔性压电能量收集器，所述柔性压电能量收集器采用上述实施例所述的柔性压电能量收集器的制备方法制备得到。

[0063] 本发明实施例提供的柔性压电能量收集器，该收集器采用上述制备方法得到，即采用对牺牲层进行图形化处理，减少器件腐蚀剥落时间，提高转印成功率；在形成压电层时，每层薄膜进行一次热处理，且奇数层和偶数层采用的热处理工艺不同，形成的压电层薄膜致密性高，从而提高了收集器的输出性能。此外，柔性压电能量收集器能够用于电力场景中振动能量的收集，满足当前振动能量收集需求。

[0064] 在一实施方式中，所述底电极、压电层以及顶电极呈阶梯状排列。具体的，通过上述制备方法制备得到的柔性压电能量收集器，经过对底电极、压电层以及顶电极的图形化处理，可以使得形成的底电极、压电层以及顶电极呈阶梯状排列，便于后续电极引线的引出。

[0065] 虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

[0066] 此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。