柔性Pb_(0.99)Sm_(0.01)(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_(0.68)Ti_(0.32)O_(3)弛豫铁电薄膜储能特性

弛豫铁电薄膜电容器因具有细长电滞回线和高能量转化效率成为介电储能应用的理想选择。本工作采用溶胶凝胶法在沉积有LaNiO3缓冲层的云母基底上直接制备了柔性Pb_(0.99)Sm_(0.01)(Mg_(1/3)Nb_(2/3))_(0.68)Ti_(0.32)O_(3)(PSMNT)薄膜,系统研究了柔性PSMNT膜的微观结构、介电、铁电和储能性能。X射线衍射结果表明薄膜样品为单一钙钛矿相。扫描电子显微镜结果显示薄膜的晶粒尺寸均匀且致密。在极化特性方面,所制备的柔性PSMNT薄膜因具有弛豫性,其电滞回线呈现出纤细束腰特征,在外加电场2468 kV/cm下,其最大饱和极化为74.5μC/cm^(2),剩余极化为16.4μC/cm^(2)。薄膜电容器击穿前最大可释放能量密度和储能效率分为40.7 J/cm^(3)和70%,并且表现出较好的频率(1~20 kHz)和温度(25~120℃)稳定性。此外,样品借助云母衬底可实现优异的可弯折性,在弯曲半径R低至2 mm和弯曲疲劳循环1000次(R=4 mm)后,其储能性能仍可保持。此研究表明以云母为基底的PSMNT弛豫薄膜在柔性储能领域具有很大的应用潜力。