改性富鋯PZT梯度薄膜的儲能性能研究.pdf

1、反鐵電材料因其獨(dú)特的外場誘導(dǎo)反鐵電-鐵電相變特性,在高密度儲能,爆電換能等方面有著廣泛應(yīng)用前景。本文針對富鋯PZT反鐵電薄膜的儲能性能,通過摻雜改性和薄膜疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計來優(yōu)化其儲能性能。
　　本文采用溶膠-凝膠法結(jié)合快速退火熱處理工藝,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si襯底上制備了高度擇優(yōu)取向的摻雜單成分和梯度及三明治結(jié)構(gòu) Pb1-xSrxZr0.97Ti0.03O3(記作PSZT)反鐵電薄膜,采用X射線衍射(XRD)、掃描電子

2、顯微鏡(SEM)等測試手段對PSZT薄膜的晶體取向和組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。分析表明,各PSZT薄膜均在(100)上擇優(yōu)取向,薄膜織構(gòu)化完善,織構(gòu)彌散度低。Sr的摻雜含量對薄膜晶體微觀組織影響不大。
　　對單成分PSZT薄膜和梯度及三明治結(jié)構(gòu)PSZT薄膜的鐵電、介電性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。所有 PSZT薄膜在室溫下均為反鐵電體,在一定電場下均能誘導(dǎo)AFE-FE相轉(zhuǎn)變。PSZT薄膜的相轉(zhuǎn)變開關(guān)電場受 Sr摻雜量,疊層結(jié)構(gòu)以及溫度的影響。隨著

3、Sr摻雜量的增加,薄膜反鐵電-鐵電相轉(zhuǎn)變電場(EFE)逐漸增大,所有 PSZT薄膜相轉(zhuǎn)變開關(guān)電場隨溫度升高而減小。PSZT薄膜的變溫介電譜表明,隨著Sr摻雜量的增加,PSZT薄膜居里點(diǎn)向高溫偏移,居里點(diǎn)不受薄膜疊層結(jié)構(gòu)的影響。梯度結(jié)構(gòu)PSZT薄膜的介電頻率穩(wěn)定性高于單成分PSZT薄膜,且其介電損耗明顯低于后者。
　　研究了電場和溫度對PSZT薄膜儲能性能的影響。分析表明,PSZT薄膜的儲能密度隨著溫度的升高均呈下降趨勢。摻Sr為7