结晶良好的钙钛矿型铁电薄膜在外加电场（E）的作用下通常表现出类体极化响应（P），即具有相当大的剩余极化和早期极化饱和的大P-E磁滞回线。然而，这种特性不利于电容储能应用。

近日，齐鲁工业大学（山东省科学院）欧阳俊教授，北京理工大学苏煜教授报道了一种具有最佳P-E行为的由超细柱状纳米颗粒组成的钙钛矿型BaTiO₃薄膜。

文章要点

1）在低温、成核为主的溅射沉积中，原位生长的导电缓冲层促进了直径可控制在10 nm以下的超细纳米颗粒的形成，并延伸到整个薄膜厚度。

2）电场作用下剩余极化的恶化及其延迟饱和可以归因于密集的非铁电晶界的强烈极化约束效应，并得到了相场模拟结果的证实。

3）实验结果显示，在350℃时，集成在Si上的BaTiO₃薄膜电容器具有高循环能量密度（W_rec ~ 135×10 j/cm³）和效率（η~80%±4% ），同时厚度可调。因此，固有的高功率密度、简单稳定的化学成分以及良好的热（-150~170 ℃）和循环稳定性（高达2108次充放电循环）确保了这些薄膜电容器的广泛应用。

参考文献

Yuyao Zhao , Jun Ouyang , Kun Wang , Meiling Yuan , Yiqun Gao , Yu Su , Hongbo Cheng , Menglin Liu , Qian Yang , Wei Pan , Achieving an Ultra-high Capacitive Energy Density in Ferroelectric Films Consisting of Superfine Columnar Nanograins, Energy Storage Materials (2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.04.010

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.04.010