柔性Na 0.5 Bi 0.5 TiO 3 基薄膜的储能与电卡性能研究

发布时间：2023-04-27 03:32

　　铁电体是一类重要的功能电介质材料。铁电材料的极化、退极化行为相当于电容器的充电、放电过程,使其在先进脉冲高功率设备领域具有不可替代的作用。而基于铁电体电卡效应的电卡制冷作为一种全新的低碳高效制冷技术,对解决电子元件的冷却难题具有重要意义。薄膜态的铁电材料具有尺寸小、与集成电路兼容性好等优势、且更适应未来电子器件小型化的发展趋势,逐渐成为储能器件与固态制冷领域的热点材料。伴随着柔性电子集成技术的发展,柔性电子器件对核心功能材料的要求不断提高,相应铁电薄膜材料的发展也面临新的挑战与考验:既要满足电子器件的高性能需求,又要适应非平面环境下的形变要求。由此带来的制备高质量柔性薄膜与实现柔性弯曲对薄膜性能无损害是当前亟待解决的关键问题。钛酸铋钠(Na_0.5Bi_0.5TiO₃)作为一种室温铁电材料,具有铁电、压电、热释电等丰富的物理特性,是无铅铁电功能材料中的研究热点。Na_0.5Bi_0.5TiO₃具有复杂的相转变过程,尤其是退极化温度附近的铁电-反铁电/弛豫相变赋予其...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 铁电材料
        1.2.1 铁电材料的基本特性及其应用
        1.2.2 Na_0.5Bi_0.5TiO₃ 材料概述
    1.3 介电储能及其研究进展
        1.3.1 介电储能电容器
        1.3.2 电介质储能原理
        1.3.3 介电储能的研究进展
    1.4 电卡效应及其研究进展
        1.4.1 电卡制冷与电卡效应
        1.4.2 电卡效应的研究进展
    1.5 柔性功能器件的研究现状
    1.6 研究目的与意义
    1.7 本论文的研究内容
第二章 实验方案设计与研究方法
    2.1 实验原料与仪器设备
    2.2 铁电薄膜的制备
        2.2.1 薄膜制备技术简介
        2.2.2 Na_0.5Bi_0.5TiO₃ 基前驱体溶液的配制
        2.2.3 Na_0.5Bi_0.5TiO₃ 基薄膜的制备
        2.2.4 电容器结构的制备
    2.3 Na_0.5Bi_0.5TiO₃ 基薄膜的结构与性能表征技术
        2.3.1 X-射线衍射仪
        2.3.2 场发射扫描电子显微镜
        2.3.3 原子力显微镜
        2.3.4 铁电测试仪
        2.3.5 阻抗分析仪
第三章 柔性Mn:NBT-BT-ST薄膜的结构与储能性能
    3.1 柔性Mn:NBT-BT-x ST薄膜的微观结构
    3.2 柔性Mn:NBT-BT-x ST薄膜的储能性能
    3.3 柔性Mn:NBT-BT-0.45ST薄膜的储能性能增强机理
    3.4 柔性Mn:NBT-BT-0.45ST储能薄膜电容器的工作稳定性
        3.4.1 频率与温度稳定性
        3.4.2 长期工作稳定性
        3.4.3 实际电路中的脉冲放电性能
        3.4.4 弯曲稳定性
    3.5 本章小结
第四章 柔性NBBST薄膜的结构与电卡性能
    4.1 柔性NBBST/Pt/TiO₂/F-Mica结构的制备
    4.2 柔性NBBST薄膜的微观结构
    4.3 柔性NBBST薄膜的弛豫性
    4.4 柔性NBBST薄膜的电绝缘性
    4.5 柔性NBBST薄膜的电卡性能
        4.5.1 电卡效应的计算
        4.5.2 弯曲对电卡性能的影响
    4.6 柔性NBBST薄膜的电卡性能
    4.7 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要研究结论
    5.2 创新点
    5.3 工作展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3802782