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题名弛豫铁电薄膜储能特性的调控策略
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作者
吴琼
董蜀湘
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机构
清华大学材料学院
乌镇实验室
深圳大学高等研究院
北京大学材料科学与工程学院
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出处
《深圳大学学报(理工版)》
北大核心
2025年第2期123-137,I0001,共16页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2022YFB3205700,2022YFB3204000)。
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文摘
弛豫铁电薄膜电容器具有功率密度高、充放电速度快、质量轻、体积小和易集成等特点,符合微电子器件高储能密度的发展趋势.目前,弛豫铁电薄膜的可释放能量密度已经超过100 J/cm^(3),充放电效率达90%以上,且击穿电场强度较高,抗疲劳特性优异,初步形成实用价值.基于弛豫铁电薄膜的储能原理,从实验角度出发,探讨了弛豫铁电薄膜储能特性的调控方法(元素掺杂、复合结构与固溶体),从微观、介观与宏观尺度探讨了3种调控方法的物理机制,及在储能特性提升方面的优势与局限性.分析认为元素掺杂虽易实现,但限于调控维度低,对弛豫铁电薄膜储能特性的改善并不理想.复合结构利用两种或多种材料相关性能的近似线性叠加,对储能特性改善有了进一步提高,但宏观层间耦合的晶格失配导致缺陷密度增大,降低了薄膜的击穿强度与可靠性.固溶体策略通过将不同材料体系在微观晶格尺度进行匹配,高效调控出多相共存与极性纳米微区,显著提升了弛豫铁电薄膜的储能特性.研究成果可为弛豫铁电薄膜储能特性的提升提供全面的研究策略指导.
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关键词
材料物理与化学
电容器
弛豫铁电薄膜
储能
可释放能量密度
充放电效率
元素掺杂
复合结构
固溶体
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Keywords
materials physics and chemistry
capacitors
relaxor ferroelectric film
energy storage
recoverable energy density
charge-discharge efficiency
element doping
composite structure
solid solution
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分类号
TM534
[电气工程—电器]
O469
[理学—凝聚态物理]
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