低电场下耐疲劳La掺杂PbZrO3薄膜的储能特性及温度稳定性研究(英文)

作者：乔骁骏; 耿文平; 陈茜; 张乐; 郑冬宛; 张辽原; 何剑; 侯晓娟; 杨云; 崔敏; 曾开阳^*; 丑修建^*

来源：Science China-Materials, 2020, 63(11): 2325-2334.

为了满足恶劣环境下低功耗脉冲功率器件的需求,具有超高储能密度和温度稳定性的静电储能电容器受到广泛关注.本研究在较低的电场激励作用和极宽的温度范围内获得了高储能性能的反铁电薄膜.采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂的Pb Zr O3薄膜,在～800 k V cm-1电场下,室温下可释放储能密度34.87 J cm-3,储能效率为59.23%.此外,该储能特性具有优良的温度稳定性(210°C下储能密度为27.98 J cm-3)、抗疲劳特性(3×109次循环后无明显疲劳)以及频率稳定性(储能密度:39.78–29.32 J cm-3;储能效率:61.03%–44.95%)(测试频率10–5000 Hz,电场为～900 k V cm-1).反铁电薄膜储能性能提升主要是由于La Ni O3缓冲层以及掺杂产生铅空位而引起的高极化值(Pmax约为103.7μC cm-2)和较低的剩余极化(Pr～7μC cm-2),为脉冲功率器件在低功耗系统中的应用奠定了研究基础.