0.9BaTiO_(3)-0.1Bi(Mg_(1_2)Ti_(1_2))O_(3)铁电薄膜制备及储能特性.pdfVIP

第39卷第3期无机材料学报Vol.39No.3

2024年3月JournalofInorganicMaterialsMar.,2024

研究论文DOI:10.15541/ji

0.9BaTiO-0.1Bi(MgTi)O铁电

31/21/23

薄膜制备及储能特性

1,2212

刘松,张发强,罗进,刘志甫

(1.南京工业大学材料科学与工程学院,材料化学工程国家重点实验室,南京210009;2.中国科学院上海硅酸

盐研究所,上海200050)

摘要:电介质薄膜是通过介质极化方式存储静电能的一种材料,以其高功率密度和高充放电效率,在电子器件领

域得到广泛应用。目前,储能密度较低和温度稳定性差仍是电介质储能薄膜的缺陷。本研究采用溶胶-凝胶法在

Pt/Ti/SiO/Si衬底上制备了0.9BaTiO-0.1Bi(TiMg)O(0.9BT-0.1BMT)薄膜,通过引入BMT期望获得高储能密度

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及宽温度稳定性,并研究了退火温度对薄膜的相组成和微观形貌的影响。研究结果表明,退火温度过高会导致薄膜

的致密性明显降低并伴随晶粒尺寸增大,750℃是最佳的退火温度。综合性能研究发现,1kHz下,薄膜的室温介电

常数为399,介电损耗为5.8%。薄膜在各测试频率下的介电温度稳定性满足X9R标准,∆C/C25℃≤±13.9%。通过

Currie-Weiss关系计算得到薄膜的弛豫系数(Relaxorvalue)γ值为≈1.96,说明其具有明显的弛豫特性。储能特性研究

显示,薄膜的室温储能密度W33

达51.9J/cm,室温~200℃的宽温度范围内,储能密度W20J/cm,可释放能量

recrec

效率η65%(1600kV/cm)。在脉冲放电测试中,薄膜的脉冲放电时间τ0.9保持在15μs以内,