Superior and ultrafast energy storage performance of relaxor-antiferroelectric HfO2-based supercapacitors

材料科学 电介质 电容器 微电子 光电子学 储能 钙钛矿(结构) 超级电容器 反铁电性 薄膜 铁电性 工程物理 电压 纳米技术 电容 电气工程 化学工程 电极 化学 物理 物理化学 工程类 功率(物理) 量子力学
作者
Wentao Shuai,Jiyan Dai,Zihao Xu,Guo Tian,Chunlai Luo,Ming Li,Ruiqiang Tao,Zhen Fan,Deyang Chen,Guofu Zhou,Xubing Lu,Jun-Ming Liu
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-2475739/v1
摘要

Abstract Compared to electrochemical energy storage, dielectric thin film-based capacitors possess the advantages of higher voltage stability and higher break-down voltage as well as lower leakage current etc. Since HfO 2 films are compatible to microelectronic process and its ferroelectricity is strategically important in memory device, the realization of their excellent energy storage comparable or better than those perovskite oxides will broaden their applications in microelectronic devices. In this work, to combine the merits of relaxor-ferroelectric and antiferroelectric, we experimentally demonstrate that a superparaelectric-like relaxor antiferroelectric behavior can be realized in the HfO 2 -based thin films and corresponding recoverable energy density over 100 J cm -3 can be achieved at efficiency higher than 80% as well as extremely high dielectric strength > 6 MV cm -1 , compared to perovskite oxide materials. This is a record high energy density in all reported HfO 2 -based energy storage thin films, and beyond that, we also demonstrate their superfast charging/discharging as a capacitor. Targeting at high-speed supercapacitor applications in integrated circuit, HfO 2 -based dielectric may win the competition with perovskite oxides in terms of dielectric breakdown strength and charging/discharging speed etc. Our fundamental understanding of the physics behind also enriches the knowledge of materials science and dielectric physics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
3秒前
在水一方应助一米阳光采纳,获得30
4秒前
7秒前
Ww发布了新的文献求助10
7秒前
FloppyWow发布了新的文献求助10
8秒前
马博发布了新的文献求助10
9秒前
aliime发布了新的文献求助10
10秒前
Jasper应助巫马白亦采纳,获得10
12秒前
谦让水香完成签到,获得积分10
12秒前
Ww完成签到,获得积分20
14秒前
15秒前
Milktea123完成签到,获得积分10
19秒前
马博完成签到,获得积分20
19秒前
20秒前
科研通AI2S应助SEM小菜鸡采纳,获得10
23秒前
巫马白亦完成签到,获得积分10
23秒前
嘻嘻哈哈完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
111完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
wu完成签到 ,获得积分10
29秒前
54zxy完成签到,获得积分10
30秒前
蓝天发布了新的文献求助10
30秒前
orixero应助aliime采纳,获得10
31秒前
一米阳光发布了新的文献求助30
31秒前
木子完成签到,获得积分10
31秒前
dorothy_meng完成签到,获得积分10
32秒前
田様应助SEM小菜鸡采纳,获得10
33秒前
聪明钢铁侠完成签到,获得积分10
36秒前
爆米花应助FloppyWow采纳,获得10
38秒前
happystarr完成签到,获得积分10
38秒前
搜集达人应助萤火采纳,获得10
38秒前
39秒前
39秒前
40秒前
42秒前
dengxu发布了新的文献求助10
44秒前
44秒前
钱念波发布了新的文献求助10
45秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Ophthalmic Equipment Market 1500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
いちばんやさしい生化学 500
The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer 500
Unusual formation of 4-diazo-3-nitriminopyrazoles upon acid nitration of pyrazolo[3,4-d][1,2,3]triazoles 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3672461
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3228752
关于积分的说明 9781866
捐赠科研通 2939164
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1610648
邀请新用户注册赠送积分活动 760696
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 736174