为了满足恶劣环境下低功耗脉冲功率器件的需求，具有超高储能密度和温度稳定性的静电储能电容器受到广泛关注。近日，中北大学丑修建教授和新加坡国立大学曾开阳教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，在较低的电场激励作用和极宽的温度范围内获得了高储能性能的反铁电薄膜。采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂的PbZrO3（PLZO）薄膜，在~800 kV cm?1电场下，室温下可释放储能密度34.87 J cm?3，储能效率为59.23%。此外，该储能特性具有优良的温度稳定性（210°C下储能密度为27.98 J cm?3）、抗疲劳特性（3×109次循环后无明显疲劳）以及频率稳定性（储能密度： 39.78–29.32 J cm?3 ; 储能效率： 61.03%–44.95%）（测试频率10–5000 Hz，电场为~900 kV cm?1）。反铁电薄膜储能性能提升主要是由于LaNiO3缓冲层以及掺杂产生铅空位而引起的高极化值（Pmax约为103.7 μC cm?2）和较低的剩余极化（Pr ~7 μC cm?2），为脉冲功率器件在低功耗系统中的应用奠定了研究基础。

图1 PLZO薄膜电特性的温度依赖性。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1384-9。