為了滿足惡劣環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定性的靜電儲能電容器受到廣泛關注。近日，中北大學丑修建教授和新加坡國立大學曾開陽教授等人在SCIENCE CHINA Materials發表研究論文，在較低的電場激勵作用和極寬的溫度范圍內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，該儲能特性具有優良的溫度穩定性（210°C下儲能密度為27.98 J cm?3）、抗疲勞特性（3×109次循環后無明顯疲勞）以及頻率穩定性（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中的應用奠定了研究基礎。

圖1 PLZO薄膜電特性的溫度依賴性。

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