闪合成 engineered 宽片级弛豫反电致材料以提升能源存储性能
材料科学
2026-02-10 v1
摘要
介电容器是能源存储系统中因其高功率密度和快速操作速度而至关重要。然而，在保证热稳定性的同时优化能源存储密度仍是一个重大挑战。本文开发了一种闪合工艺，实现1000°C/s的超高速加热和冷却速率，这使得PbZrO3薄膜在仅一秒内即可快速结晶，同时将高温结构固定在室温下。该工艺制备出致密薄膜，亚晶界比例为36%，纳米域尺寸为几纳米，且镍铅挥发可忽略不计。这些特征构成了一种高破坏强度（4800 kV/cm）和大极化（70 uC/cm2）的弛豫反电致薄膜。因此，我们实现了高达63.5 J/cm3的能源存储密度，并在最高250°C下保持出色的热稳定性，性能衰减不足3%。该方法可扩展至类似Pb(Zr0.52Ti0.48)O3的铁电材料，并可在宽片级实现，为具有工业可扩展性的 on-chip 非线性介电能源存储解决方案提供了可能。
引用
@article{arxiv.2602.08841,
title = {Flash annealing-engineered wafer-scale relaxor antiferroelectrics for enhanced energy storage performance},
author = {Yizhuo Li and Kepeng Song and Meixiong Zhu and Xiaoqi Li and Zhaowei Zeng and KangMing Luo and Yuxuan Jiang and Zhe Zhang and Cuihong Li and Yujia Wang and Bing Li and Zhihong Wang and Zhidong Zhang and Weijin Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.08841},
year = {2026}
}
备注
49 pages, 29 figures, 3 tables