PbZr 0.52 Ti 0.48 O 3 基复合薄膜的制备及储能性能研究

发布时间：2021-04-15 02:40

　　Pb（Zr,Ti）O3的居里温度高于大多数铁电材料,因此其电容器储能性能具有更高的温度稳定性,尤其位于准同型相界附近,Pb Zr0.52Ti0.48O3（PZT）的介电和压电达到最大值,具有优异的铁电性能。虽然PZT薄膜具有非常高的最大饱和极化强度Pmax,但是较高的剩余极化强度Pr和较低的的介电强度导致PZT薄膜的储能密度和效率难以获得理想的结果。本文在探索溶胶凝胶法制备PZT薄膜工艺基础上,试图通过元素掺杂、引入种子层和设计层状复合结构等手段来提高薄膜的（Pmax-Pr）值和击穿场强,从而提高薄膜的储能性能。首先通过溶胶凝胶法制备了PZT薄膜,研究了退火次数和退火温度对薄膜的质量、微观结构以及储能性能的影响。利用XRD、SEM和AFM研究发现,700℃退火两次后得到的薄膜（111）取向度最大,薄膜表面粗糙度最小,表面更加致密平整。同时薄膜具有最大的击穿场强1533KV/cm和最大的储能密度,在1400KV/cm电场下薄膜储能密度和储能效率分别为13.5J/cm3和50.4%。带有La Ni O3（LNO）种子层的PZT薄膜的XRD和AFM结果表明,引入LNO层后PZT薄膜出现了强烈... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

–2不同电介质材料极化值和介电常数在不同电场下的变化行为[13]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文能密度[17]。在 PbZrO3掺杂 Li+和 La3+，发现 Li+和 Lai+–La3+离子对。如图 1 3 所示，由于 Li+–La3+离子半胞中存在着单轴压应力。在內禀压应力的作用下，发现电滞回线会变的纤细，也就是(Ec2–Ec1)值变小，能效率均会提高。当掺杂含量为 4mol.%时，Pb0.96(L电场为 600KV/cm 时是未掺杂的 1.8 倍，为 16.2J/cm

图 1–3 Li+–La3+在 PbZrO3单胞在中的占位模型及其诱导的单轴压应力[17]hang 等[18]等在镀铂硅片上制备了 Pb0.97Y0.02[(Zr0.6Sn0.4)0.925Ti0.075]O3（P薄膜。如图所示，在 200KV/cm 下薄膜具有典型反铁电的电滞回线。电场 1800KV/cm 下储能密度达到 32.7J/cm3，储能效率约为 92%。但于存在较大的电致伸缩导致电容器易疲劳、使用寿命较短，这严重限容器的应用。(a)(b)


本文编号：3138512