CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)-Bi(Fe_(0.93)Mn_(0.05)Ti_(0.02))O_(3)铁电固溶体薄膜的制备及储能特性

采用金属有机分解法结合旋涂技术,在Pt(111)/TiO_(2)/SiO_(2)/Si衬底上制备(1-x)CaBi_(4)Ti_(4)O_(15)-xBi(Fe_(0.93)Mn_(0.05)Ti_(0.02))O_(3)(CBT-xBFMT,x=0,0.05,0.10,0.15)固溶体薄膜,通过X-射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、铁电分析仪和阻抗分析仪,系统研究了CBT基薄膜的储能性能。结果表明,所制备的薄膜均呈现出多晶铋层状结构,无杂相生成。BFMT的引入增大了薄膜的最大极化强度P_(m)和抗击穿场强E_(b),并降低了漏电流密度。随着BFMT固溶量的增加,CBT-xBFMT薄膜的抗击穿场强E_(b)先增大后减小,在x=0.10处达到最大;最大极化强度P_(m)逐渐增加,在x=0.10处极化强度差最大;最大抗击穿场强和最大极化强度差的共同作用使CBT-0.10BFMT薄膜具有最佳储能特性,有效储能密度W_(rec)和储能效率η分别为82.8 J/cm^(3)和78.3%,且储能稳定性(25~150℃)良好。CBT-0.10BFMT铁电薄膜有望应用于环境友好型小型能量储存器件。