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A位La/Sr共掺杂PbZrO_(3)薄膜的制备及储能特性优化
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作者 沈浩 陈倩倩 +2 位作者 周渤翔 唐晓东 张媛媛 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1022-1028,共7页
反铁电材料凭借超高的功率密度,在电介质能量存储领域具有极高的研究热度。锆酸铅(PbZrO_(3),PZO)是反铁电材料的典型代表,也是研究最为广泛的反铁电材料之一。如何提升PZO基材料的储能性能是目前的研究重点。本工作在La^(3+)掺杂PZO的... 反铁电材料凭借超高的功率密度,在电介质能量存储领域具有极高的研究热度。锆酸铅(PbZrO_(3),PZO)是反铁电材料的典型代表,也是研究最为广泛的反铁电材料之一。如何提升PZO基材料的储能性能是目前的研究重点。本工作在La^(3+)掺杂PZO的基础上,进一步将小半径的Sr^(2+)掺入到PZO钙钛矿结构的A位,实现了PZO基反铁电薄膜储能性能的进一步提升。采用溶胶-凝胶法制备了A位La/Sr共掺杂Pb__(0.94-x)La_(0.04)Sr_(x)ZrO_(3)(Sr-PLZ-x,x=0,0.03,0.06,0.09,0.12)反铁电薄膜,系统研究了不同Sr^(2+)掺杂量对Sr-PLZ-x反铁电薄膜的晶体结构,以及铁电性能、储能性能和疲劳性能等的影响。结果表明:随着Sr^(2+)掺杂量x的增加,Sr-PLZ-x薄膜的晶格常数不断减小,薄膜的饱和极化强度先略有增加并保持,后逐渐降低。同时,Sr-PLZ-x薄膜的容忍因子逐步降低,转折电场不断增大,反铁电性逐渐增强,击穿场强有所提高,储能性能得到提高。在x=0.03时,Sr-PLZ-x反铁电薄膜的储能密度和储能效率分别达到31.7 J/cm^(3)和71%,储能性能最优。同时掺入Sr^(2+)也使得Sr-PLZ-x反铁电薄膜的疲劳性能进一步优化,其中x=0.12组分薄膜样品在经历了10^(7)次循环后,储能密度和储能效率仅有3.4%和2.7%的衰减。综上所述,A位La/Sr共掺杂可有效提高PZO基反铁电薄膜的储能性能。 展开更多
关键词 元素掺杂 锆酸铅 反铁电 储能
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