為了滿足惡劣環(huán)境下低功耗脈沖功率器件的需求，具有超高儲能密度和溫度穩(wěn)定性的靜電儲能電容器受到廣泛關(guān)注。近日，中北大學(xué)丑修建教授和新加坡國立大學(xué)曾開陽教授等人在SCIENCE CHINA Materials發(fā)表研究論文，在較低的電場激勵作用和極寬的溫度范圍內(nèi)獲得了高儲能性能的反鐵電薄膜。采用溶膠-凝膠法制備了La摻雜的PbZrO3（PLZO）薄膜，在~800 kV cm?1電場下，室溫下可釋放儲能密度34.87 J cm?3，儲能效率為59.23%。此外，該儲能特性具有優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性（210°C下儲能密度為27.98 J cm?3）、抗疲勞特性（3×109次循環(huán)后無明顯疲勞）以及頻率穩(wěn)定性（儲能密度： 39.78–29.32 J cm?3 ; 儲能效率： 61.03%–44.95%）（測試頻率10–5000 Hz，電場為~900 kV cm?1）。反鐵電薄膜儲能性能提升主要是由于LaNiO3緩沖層以及摻雜產(chǎn)生鉛空位而引起的高極化值（Pmax約為103.7 μC cm?2）和較低的剩余極化（Pr ~7 μC cm?2），為脈沖功率器件在低功耗系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了研究基礎(chǔ)。

圖1 PLZO薄膜電特性的溫度依賴性。

該研究成果最近發(fā)表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1384-9。