Pb（Zr,Ti）O3的居里溫度高于大多數(shù)鐵電材料,因此其電容器儲能性能具有更高的溫度穩(wěn)定性,尤其位于準同型相界附近,Pb Zr0.52Ti0.48O3（PZT）的介電和壓電達到最大值,具有優(yōu)異的鐵電性能。雖然PZT薄膜具有非常高的最大飽和極化強度Pmax,但是較高的剩余極化強度Pr和較低的的介電強度導(dǎo)致PZT薄膜的儲能密度和效率難以獲得理想的結(jié)果。本文在探索溶膠凝膠法制備PZT薄膜工藝基礎(chǔ)上,試圖通過元素摻雜、引入種子層和設(shè)計層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)等手段來提高薄膜的（Pmax-Pr）值和擊穿場強,從而提高薄膜的儲能性能。首先通過溶膠凝膠法制備了PZT薄膜,研究了退火次數(shù)和退火溫度對薄膜的質(zhì)量、微觀結(jié)構(gòu)以及儲能性能的影響。利用XRD、SEM和AFM研究發(fā)現(xiàn),700℃退火兩次后得到的薄膜（111）取向度最大,薄膜表面粗糙度最小,表面更加致密平整。同時薄膜具有最大的擊穿場強1533KV/cm和最大的儲能密度,在1400KV/cm電場下薄膜儲能密度和儲能效率分別為13.5J/cm3和50.4%。帶有La Ni O3（LNO）種子層的PZT薄膜的XRD和AFM結(jié)果表明,引入LNO層后PZT薄膜出現(xiàn)了強烈... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

–2不同電介質(zhì)材料極化值和介電常數(shù)在不同電場下的變化行為[13]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文能密度[17]。在 PbZrO3摻雜 Li+和 La3+，發(fā)現(xiàn) Li+和 Lai+–La3+離子對。如圖 1 3 所示，由于 Li+–La3+離子半胞中存在著單軸壓應(yīng)力。在內(nèi)稟壓應(yīng)力的作用下，發(fā)現(xiàn)電滯回線會變的纖細，也就是(Ec2–Ec1)值變小，能效率均會提高。當摻雜含量為 4mol.%時，Pb0.96(L電場為 600KV/cm 時是未摻雜的 1.8 倍，為 16.2J/cm

圖 1–3 Li+–La3+在 PbZrO3單胞在中的占位模型及其誘導(dǎo)的單軸壓應(yīng)力[17]hang 等[18]等在鍍鉑硅片上制備了 Pb0.97Y0.02[(Zr0.6Sn0.4)0.925Ti0.075]O3（P薄膜。如圖所示，在 200KV/cm 下薄膜具有典型反鐵電的電滯回線。電場 1800KV/cm 下儲能密度達到 32.7J/cm3，儲能效率約為 92%。但于存在較大的電致伸縮導(dǎo)致電容器易疲勞、使用壽命較短，這嚴重限容器的應(yīng)用。(a)(b)


本文編號：3138512