通过界面静电工程制备的高能量密度反铁电体

与电池和超级电容器相比，介电电容器因其快速的充放电时间以及稳定性在储能方面具有巨大优势。然而，当今介电电容器的关键局限在于常规介电材料的存储容量低。为缓解此问题，人们提出了反铁电材料，但迄今为止已确认的反铁电材料家族相对较少。在此，我们提出一种利用界面静电工程构建无铅反铁电材料的新设计策略。我们以具有已知最高体极化之一铁电材料 BiFeO3 为起点。我们表明，通过将原子级精确的 BiFeO3 薄层限制在介电基质中，可以诱导出亚稳态反铁电结构。施加电场可在这一新相与铁电态之间可逆切换，此外，调控介电层可使铁电态与反铁电态共存。对该结构的精确工程化生成了一种反铁电相，其储能可与最佳含铅材料相媲美。静电限制的使用为设计具有大且潜在耦合响应的工程化反铁电材料提供了新途径。