一种高储能密度人工反铁电电容器及其设计方法技术

技术编号:43557695 阅读:18 留言:0更新日期:2024-12-06 17:31
本发明专利技术属于电容器技术领域,具体说是一种高储能密度人工反铁电电容器及其设计方法,包括:底电极层,第一电介质层,中间层,第二电介质层以及顶电极层;在第一方向上顺序堆叠的底电极层、第一电介质层、中间层、第二电介质层和顶电极层;所述第一方向垂直于所述底电极层所在平面,且由所述底电极层指向所述顶电极层。本发明专利技术通过在两层电介质层中引入相反的内建电场,得到一种人工反铁电薄膜作为电容器的电介质,通过设计内建电场大小、电极层与电介质层的厚度以及电介质层的应变,使得反铁电薄膜的储能密度及效率大幅提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电容器,具体说是一种高储能密度人工反铁电电容器及其设计方法


技术介绍

1、与电池和电化学电容器等其他储能设备相比,电介质电容器具有充放电速度快,功率密度高,循环寿命长等优势,这使得电介质电容器广泛应用于医疗器械,脉冲电子设备等方面。根据电介质结构和性质的差异,可以将电介质分成线性电介质、顺电体、铁电体、反铁电体以及弛豫铁电体。铁电体在施加电场后可以迅速达到饱和,但在撤去电场后具有一定的剩余极化,不能回到初始的状态,因此介电损耗较大,不适用于高储能密度应用。反铁电体区别于铁电体,其相邻偶极子排列方式互为反向,宏观状态下,极化为零,在外部施加电场时,相邻偶极子取向变为一致,转变为铁电体。反铁电体拥有双电滞回线,并且剩余极化为零,有利于储能密度的提高。与铁电材料相比,反铁电材料场致相变的可逆性降低了充放电过程中的能量损失,但是目前已知的反铁电材料较少,该领域处于空缺阶段,因此,需要对实现高储能密度人工反铁电电容器大力展开进行研究。


技术实现思路

1、本专利技术通过一种高储能密度人工反铁电电容器及其设本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高储能密度人工反铁电电容器,其特征在于,包括:底电极层(1),第一电介质层(2),中间层(3),第二电介质层(4)以及顶电极层(5);

2.根据权利要求1所述的一种高储能密度人工反铁电电容器,其特征在于,所述第一电介质层和第二电介质层均为铁电材料、弛豫铁电材料或反铁电材料中任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种高储能密度人工反铁电电容器,其特征在于,所述底电极层、中间层和顶电极层的厚度范围为:2nm~500nm;

4.根据权利要求1所述的一种高储能密度人工反铁电电容器,其特征在于,所述中间层为一种与底电极层和顶电极层之间存在功函数差的材料,即...

【技术特征摘要】

1.一种高储能密度人工反铁电电容器,其特征在于,包括:底电极层(1),第一电介质层(2),中间层(3),第二电介质层(4)以及顶电极层(5);

2.根据权利要求1所述的一种高储能密度人工反铁电电容器,其特征在于,所述第一电介质层和第二电介质层均为铁电材料、弛豫铁电材料或反铁电材料中任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种高储能密度人工反铁电电容器,其特征在于,所述底电极层、中间层和顶电极层的厚度范围为:2nm~500nm;

4.根据权利要求1所述的一种高储能密度人工反铁电电容器,其特征在于,所述中间层为一种与底电极层和顶电极层之间存在功函数差的材料,即电...

【专利技术属性】
技术研发人员:王宇佳吴晗马秀良朱银莲唐云龙
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所
类型:发明
国别省市:

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