锆酸铅（PbZrO 3 ）基反铁电薄膜的制备及其储能性能

发布时间：2022-12-23 20:25

　　典型的固态电介质材料由于具有极高的充放电速率和良好的抗疲劳性能,使其成为超高速脉冲功率器件的首选材料。然而,电介质储能器件与电池类和电化学电容器类储能器件相比储能密度相对较低,因此极大限制了其在储能领域的应用。为了实现电介质储能器件更为广泛的应用,提高其储能密度势在必行。其中,反铁电材料作为一种典型的电介质材料,由于在反铁电-铁电（antiferroelectric-ferroelectric,AFE-FE）相变过程中可形成较高的储能密度,因此在电介质储能领域受到广泛重视。但目前的反铁电材料仍然存在电击穿强度差、能量损耗大等缺点,未达到理想的应用状态。本论文采用化学溶液沉积（CSD,Chemical Solution Deposition）法制备了锆酸铅（PbZrO₃,PZO）基反铁电薄膜。通过Au纳米粒子复合、Ca²⁺掺杂和构建烧绿石相纳米晶结构的方式,显著提升了 PZO基反铁电薄膜的微结构、电学性能和储能性能,并对其改性机理进行了细致的分析讨论,具体内容如下:1.Au纳米粒子复合对PZO反铁电薄膜储能性能的影响采用CSD法在Pt（111）... 

【文章页数】：106 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电介质电容器
        1.2.1 电介质电容器储能机制
        1.2.2 典型的电介质材料
        1.2.3 电介质储能材料电学性能评价标准
    1.3 锆酸铅基反铁电材料
        1.3.1 锆酸铅起源
        1.3.2 锆酸铅基本特性
    1.4 锆酸铅基反铁电材料的改性方式
        1.4.1 元素修饰
        1.4.2 材料复合
        1.4.3 基板选取
        1.4.4 制备工艺
        1.4.5 厚度及其它
    1.5 锆酸铅基反铁电材料的研究进展与目前存在的问题
    1.6 论文的研究目的和主要内容
第2章 实验方法
    2.1 薄膜制备
        2.1.1 前驱体溶液配置
        2.1.2 基板预处理
        2.1.3 薄膜旋涂
        2.1.4 薄膜热处理
    2.2 物相及晶体结构的表征
        2.2.1 X射线衍射
        2.2.2 X射线光电子能谱
        2.2.3 扫描电子显微镜
        2.2.4 透射电子显微镜
    2.3 电学性能表征
        2.3.1 铁电性能
        2.3.2 介电性能
第3章 Au-PZO纳米复合薄膜储能性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 Au-PZO溶液的制备
        3.2.2 Au-PZO薄膜的制备
        3.2.3 Au-PZO薄膜的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Au-PZO纳米复合薄膜的物相及结构表征
        3.3.2 Au-PZO纳米复合薄膜的电学性能表征
        3.3.3 Au-PZO纳米复合薄膜的储能性能分析
    3.4 本章小结
第4章 Ca~(2+)掺杂对PZO薄膜储能性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 PCZ溶液的制备
        4.2.2 PCZ薄膜的制备
        4.2.3 PCZ薄膜的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PCZ薄膜的物相和微结构表征
        4.3.2 PCZ薄膜的电学性能表征
        4.3.3 PCZ薄膜的储能性能分析
    4.4 本章小结
第5章 (PbCa)ZrO_3薄膜纳米晶的构建及其储能性能
    5.1 引言
    5.2 实验方法
        5.2.1 PCZ溶液的制备
        5.2.2 PCZ薄膜的制备
        5.2.3 PCZ薄膜的表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 PCZ薄膜的物相和微结构表征
        5.3.2 微结构对PCZ薄膜电学性能的影响
        5.3.3 微结构对PCZ薄膜储能性能的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 全文结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
作者简介



本文编号：3725370