【摘 要】
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近年来,薄膜介质电容器因其体积小、重量轻而受到越来越多的关注。其中,铁电薄膜电容器以其优越的性能发挥着重要的作用。它们通常具有较大的最大极化量和较高的击穿电场,具有优异的热稳定性和优良的疲劳性能。而弛豫铁电薄膜电容器更是铁电薄膜电容器中重要的一部分,其剩余极化量小,因而拥较大的能量密度(Wrec)和高效率（η）。（1-x）Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x PbTiO3（PMN-PT）是一种经典
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近年来,薄膜介质电容器因其体积小、重量轻而受到越来越多的关注。其中,铁电薄膜电容器以其优越的性能发挥着重要的作用。它们通常具有较大的最大极化量和较高的击穿电场,具有优异的热稳定性和优良的疲劳性能。而弛豫铁电薄膜电容器更是铁电薄膜电容器中重要的一部分,其剩余极化量小,因而拥较大的能量密度(Wrec)和高效率（η）。（1-x）Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x PbTiO3（PMN-PT）是一种经典的弛豫铁电材料,但关于它储能性能的研究非常少,我们认为它有巨大的储能潜力。在这项工作中,通过改变PMN-PT的化学计量比、厚度、生长的衬底等,我们选择了最优的PMN-PT薄膜,即生长在SrTiO3（STO）基片上的93PMN-7PbTiO3。然后研究了缓冲层对弛豫93Pb O3-7PbTiO3薄膜电容器储能性能的影响,该电容器具有5 nm厚的STO和La Al O3（LAO）薄膜。通过在顶部Pt/PMN-PT界面添加STO或LAO层,发现Pt/PMN-PT/Sr Ru O3（SRO）电容器的储能性能发生了显著变化,而在底部PMN-PT/SRO界面插入电介质层对电性能的影响可以忽略不计。具体而言,在STO缓冲层中,由于STO层中存在内部电场,可以防止从底部SRO到顶部Pt电极的电子树枝生长,这导致Pt/STO/PMN-PT/SRO电容器中的击穿电场显著增加,并且实现了约48.91 J/cm~3的大Wrec,是PMN-PT电容器的3倍以上。在LAO的缓冲下,Pt/LAO/PMN-PT/SRO电容器表现出较低的弛豫特性,这可能归因于带电的LAO/PMN-PT界面造成的纳米畴的钉扎效应。因此,与PMN-PT电容器相比,Wrec和η都显著降低。由于在PMN-PT中收益很大,所以我们又将增添缓冲层的方法用于Pb（Zr,Ti）O3（PZT）材料,因为PZT材料最大极化量大,如果能诱导其弛豫铁电行为,将会是一种优越的储能材料。我们制备了Pt/PZT/SRO/STO薄膜和在不同位置的添加STO缓冲层的PZT薄膜。最后成功将正常铁电体诱导出弛豫铁电行为,在Pt/PZT/STO/PZT薄膜中实现高达9.16 J/cm~3的Wrec。我们为增强薄膜电容器储能性能提供了有效的方法,为调节材料弛豫和介电行为的物理机制提供了新的见解。
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