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4-inch Ternary BiFeO3–BaTiO3–SrTiO3 Thin Film Capacitor with High Energy Storage Performance
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2021-10-13 , DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02017 Panpan Lv 1 , Jin Qian 1 , Changhong Yang 1 , Yuwen Wang 1 , Wenwen Wang 1 , Shifeng Huang 1 , Xin Cheng 1 , Zhenxiang Cheng 2
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2021-10-13 , DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02017 Panpan Lv 1 , Jin Qian 1 , Changhong Yang 1 , Yuwen Wang 1 , Wenwen Wang 1 , Shifeng Huang 1 , Xin Cheng 1 , Zhenxiang Cheng 2
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BiFeO3–BaTiO3 is a promising base for developing high energy density capacitors. However, no reports have been available on fabrication of binary or even ternary BiFeO3–BaTiO3 based solid solution films via a chemical solution route since Ba2+ and Bi3+ are incompatible. Here, we developed a chemical route via alternative coating layers of relaxor ferroelectric 0.4BiFeO3-0.6SrTiO3 and paraelectric Ba0.5Sr0.5TiO3 to realize a BiFeO3–BaTiO3–SrTiO3 film with the assistance of element interface diffusion. A remarkably improved energy density of 98 J cm–3 and a high efficiency of 80% are obtained in the film with optimized layer thickness because of its large dielectric constant, high breakdown strength, and strong relaxor behavior. Of particular interest, the fabrication technique allows deposition of film over an entire 4-in. silicon wafer with good uniformity and comparable energy-storage performance. The strategy can be applicable for fabrication of large-area dielectric or other films with incompatible elements in their precursor solution.
中文翻译：
具有高储能性能的4英寸三元BiFeO3-BaTiO3-SrTiO3薄膜电容器
的BiFeO 3 -BaTiO 3是用于开发高能量密度的电容器有希望的基础。然而，没有报告已经提供二元甚至三元的的BiFeO制造3 -BaTiO 3，因为巴通过化学溶液法基固溶电影2+和Bi 3+是不相容的。在这里，我们通过弛豫铁电0.4BiFeO替代涂层开发的化学路线3 -0.6SrTiO 3和顺电的Ba 0.5锶0.5的TiO 3实现的BiFeO 3 -BaTiO 3 -SrTiO 3膜在元素界面扩散的帮助下。由于其大介电常数、高击穿强度和强弛豫行为，在优化层厚的薄膜中获得了 98 J cm –3的显着提高的能量密度和 80% 的高效率。特别令人感兴趣的是，该制造技术允许在整个 4 英寸上沉积薄膜。硅片具有良好的均匀性和可比的储能性能。该策略可适用于制造大面积电介质或其他在其前体溶液中含有不相容元素的薄膜。
更新日期：2021-11-12
中文翻译：
具有高储能性能的4英寸三元BiFeO3-BaTiO3-SrTiO3薄膜电容器
的BiFeO 3 -BaTiO 3是用于开发高能量密度的电容器有希望的基础。然而，没有报告已经提供二元甚至三元的的BiFeO制造3 -BaTiO 3，因为巴通过化学溶液法基固溶电影2+和Bi 3+是不相容的。在这里，我们通过弛豫铁电0.4BiFeO替代涂层开发的化学路线3 -0.6SrTiO 3和顺电的Ba 0.5锶0.5的TiO 3实现的BiFeO 3 -BaTiO 3 -SrTiO 3膜在元素界面扩散的帮助下。由于其大介电常数、高击穿强度和强弛豫行为，在优化层厚的薄膜中获得了 98 J cm –3的显着提高的能量密度和 80% 的高效率。特别令人感兴趣的是，该制造技术允许在整个 4 英寸上沉积薄膜。硅片具有良好的均匀性和可比的储能性能。该策略可适用于制造大面积电介质或其他在其前体溶液中含有不相容元素的薄膜。
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