Dielectric, energy storage, and loss study of antiferroelectric-like Al-doped HfO2 thin films

薄膜 材料科学 电介质 耗散因子 掺杂剂 复合材料 兴奋剂 威布尔模量 铁电性 介电损耗 光电子学 纳米技术 陶瓷
作者
Alexis Payne,Owen Brewer,Asher C. Leff,Nicholas A. Strnad,Jacob L. Jones,Brendan Hanrahan
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:117 (22) 被引量:41
标识
DOI:10.1063/5.0029706
摘要

Antiferroelectric thin films have properties ideal for energy storage due to their lower losses compared to their ferroelectric counterparts as well as their robust endurance properties. We fabricated Al-doped HfO2 antiferroelectric thin films via atomic layer deposition at variable thicknesses (20 nm or 50 nm) with varying dopant concentrations (4 at. % or 8 at. %). 50 nm thick 8 at. % Al-doped HfO2 showed a maximum energy storage density of 63 J/cm3 while maintaining an efficiency of 85%. A study comparing these thin films revealed thicker films allowed for higher operating electric fields and thus higher energy storage densities at operating voltage. The loss tangents of the thin films at operating voltage were under 2% over the range of −4 to 4 MV/cm and at frequencies ranging from 500 Hz to 100 kHz. Reliability studies showed the thin films endure up to 106–107 cycles and the breakdown field of the films yielded Weibull moduli greater than 6 for all our thin films. The Weibull modulus provides a measurement of the consistency of the breakdown strength from sample to sample, with higher moduli indicating a more invariable result. These electrical characteristics along with the thin film's cycling endurance and reliability make antiferroelectric-like Al-doped thin films a promising material for energy storage applications.
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
传奇3的应助被LENGHUI采纳,获得10
1秒前
pegtop完成签到,获得积分20
1秒前
小巧亦竹发布了新的文献求助10
1秒前
炎坤完成签到,获得积分10
1秒前
17完成签到 ,获得积分10
2秒前
v0id的应助被shawn采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
oddar完成签到 ,获得积分10
7秒前
FFXXFF完成签到,获得积分10
7秒前
paipai发布了新的文献求助10
7秒前
甙小新发布了新的文献求助10
7秒前
彩色泽洋发布了新的文献求助10
8秒前
碧岳春完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
vampv举报甜甜的路灯的求助涉嫌违规
10秒前
3614340767完成签到,获得积分10
10秒前
自由紊完成签到,获得积分10
10秒前
爆米花的应助被小巧亦竹采纳,获得10
11秒前
乐乐的应助被ZX采纳,获得10
12秒前
12秒前
chengyu完成签到,获得积分10
13秒前
7747发布了新的文献求助10
14秒前
甙小新完成签到,获得积分10
15秒前
金影完成签到,获得积分10
15秒前
YYEZ1完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
大意的晓兰完成签到,获得积分20
18秒前
19秒前
欣观发布了新的文献求助10
21秒前
molihuakai的应助被彩色泽洋采纳,获得10
21秒前
22秒前
Danzel完成签到,获得积分10
26秒前
先登步弓手完成签到,获得积分10
27秒前
ahua完成签到 ,获得积分10
27秒前
王芯蕊完成签到,获得积分10
28秒前
7747发布了新的文献求助10
28秒前
wang完成签到,获得积分10
28秒前
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8068712
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9490087
关于积分的说明 21356875
捐赠科研通 7637177
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3398439
关于科研通互助平台的介绍 2528267
邀请新用户注册赠送积分活动 2436302