HIỆU SUẤT TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG CỦA MÀNG MỎNG SẮT ĐIỆN NHÒE PZT PHA TẠP La CHẾ TẠO BỞI QUY TRÌNH SOL-GEL

Đặng Thị Hà

doi:10.34238/tnu-jst.6983

HIỆU SUẤT TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG CỦA MÀNG MỎNG SẮT ĐIỆN NHÒE PZT PHA TẠP La CHẾ TẠO BỞI QUY TRÌNH SOL-GEL

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 23/11/22 Ngày hoàn thiện: 09/03/23 Ngày đăng: 14/03/23

Các tác giả

Đặng Thị Hà , 1) Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2) Trường Đại học Lâm nghiệp

Tóm tắt

Các màng mỏng sắt điện nhòe PZT pha tạp La (RFE) đã được chế tạo trên đế Pt/Ti/SiO₂ bằng quy trình quay phủ sol-gel. Cấu trúc vi mô, kích thước hạt, tính chất sắt điện và hiệu suất tích trữ năng lượng của các màng mỏng đã được nghiên cứu chi tiết. Hình ảnh quét kính hiển vi lực nguyên tử cho thấy màng mỏng PLZT có cấu trúc nhỏ mịn và dày đặc hơn so với màng PZT. Hình thái bề mặt và vi cấu trúc của các màng mỏng đã thể hiện kích thước các hạt PZT lớn hơn, thô hơn so với các hạt PLZT. Phân tích phổ nhiễu xạ tia X cho thấy màng mỏng PZT và PLZT có định hướng ưu tiên (100) và có pha perovskite tinh khiết. Các phép đo tính chất sắt điện ở nhiệt độ phòng cho phép tính toán trị số năng lượng thu hồi lớn nhất (U_reco) là 6,52 J/cm³, hiệu suất tích trữ và chuyển đổi năng lượng (h) là 61,65% thu được đối với màng mỏng PLZT với 8% pha tạp La, ở điện trường E = 1000 kV/cm và tần số f =1 kHz. Những kết quả này chứng tỏ rằng màng mỏng PLZT với 8% pha tạp La rất có tiềm năng cho các tụ điện tích trữ năng lượng mật độ cao.

Từ khóa

Vật liệu sắt điện nhòe; Màng mỏng; Sol-gel; Pha tạp; Tích trữ năng lượng

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] S. K. Ghosh, K. Mallick, B. Tiwari, E. Sinha, and S. Rout, "Relaxor-ferroelectric BaLnZT (Ln= La, Nd, Sm, Eu, and Sc) ceramics for actuator and energy storage application," Materials Research Express, vol. 5, no. 1, 2018, Art. no. 015509.

[2] M. D. Nguyen, "Tuning the energy storage performance, piezoelectric strain and strain hysteresis of relaxor PLZT thin films through controlled microstructure by changing the ablation rate," Journal of the European Ceramic Society, vol. 39, no. 6, pp. 2076-2081, 2019.

[3] L. Jin, W. Luo, R. Jing, J. Qiao, J. Pang, H. Du, L. Zhang, Q. Hu, Y. Tian, and X. Wei, "High dielectric permittivity and electrostrictive strain in a wide temperature range in relaxor ferroelectric (1-x)[Pb (Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃]-xBa(Zn_1/3Nb_2/3)O₃ solid solutions," Ceramics International, vol. 45, no. 5, pp. 5518-5524, 2019.

[4] X. Hao, Y. Wang, J. Yang, S. An, and J. Xu, "High energy-storage performance in Pb_0.91La_0.09(Ti_{0. 65}Zr_0.35)O₃ relaxor ferroelectric thin films," Journal of applied Physics, vol. 112, no. 11, 2012, Art. no. 114111.

[5] L. Zhang, X. Hao, J. Yang, S. An, and B. Song, "Large enhancement of energy-storage properties of compositional graded (Pb_1−xLa_x)(Zr_0.65Ti_0.35)O₃ relaxor ferroelectric thick films," Applied Physics Letters, vol. 103, no.11, 2013, Art. no. 113902.

[6] S. Tong, B. Ma, M. Narayanan, S. Liu, R. Koritala, U. Balachandran, and D. Shi, "Lead lanthanum zirconate titanate ceramic thin films for energy storage," ACS applied materials interfaces, vol. 5, no. 4, pp. 1474-1480, 2013.

[7] X. Chen, R. Chen, Z. Chen, J. Chen, K. K. Shung, and Q. Zhou, "Transparent lead lanthanum zirconate titanate (PLZT) ceramic fibers for high-frequency ultrasonic transducer applications," Ceramics International, vol. 42, no. 16, pp.18554-18559, 2016.

[8] S. Shanmugavel, K. Yao, T. D. Luong, S. R. Oh, Y. Chen, C. Y. Tan, A. Gaunekar, P. H. Y. Ng, and M. H. L. Li, "Miniaturized acceleration sensors with in-plane polarized piezoelectric thin films produced by micromachining," IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, frequency control, vol. 58, no. 11, pp. 2289-2296, 2011.

[9] W. Wang, K. Nomura, H. Yamaguchi, K. Nakamura, T. Eshita, S. Ozawa, K. Takai, S. Mihara, Y. Hikosaka, and M. Hamada, "Control of La-doped Pb (Zr, Ti) O₃ crystalline orientation and its influence on the properties of ferroelectric random access memory," Japanese Journal of Applied Physics, vol. 56, no. 10S, 2017, Art. no. 10PF14.

[10] D. Yamaguchi, A. Tonokai, T. Kanda, and K. Suzumori, "Light-driven actuator using hydrothermally deposited PLZT film," IEEJ Transactions on Sensors Micromachines, vol. 133, no. 8, pp. 330-336, 2013.

[11] M. Prabu, I. S. Banu, S. Gobalakrishnan, and M. Chavali, "Electrical and ferroelectric properties of undoped and La-doped PZT (52/48) electroceramics synthesized by sol–gel method," Journal of Alloys, vol. 551, pp. 200-207, 2013.

[12] M. D. Nguyen, E. P. Houwman, M. Dekkers, C. T. Nguyen, H. N. Vu, and G. Rijnders, "Research update: enhanced energy storage density and energy efficiency of epitaxial Pb_0.9La_0.1(Zr_0.52Ti_0.48)O₃ relaxor-ferroelectric thin-films deposited on silicon by pulsed laser deposition," APL materials, vol. 4, no. 8, 2016, Art. no. 080701.

[13] S. Tong, M. Narayanan, B. Ma, S. Liu, R.E. Koritala, U. Balachandran, and D. Shi, "Effect of lanthanum content and substrate strain on structural and electrical properties of lead lanthanum zirconate titanate thin films," Materials Chemistry, vol. 140, no. 2-3, pp. 427-430, 2013.

[14] Z. Hu, B. Ma, S. Liu, M. Narayanan, and U. Balachandran, "Relaxor behavior and energy storage performance of ferroelectric PLZT thin films with different Zr/Ti ratios," Ceramics International, vol. 40, no. 1, pp. 557-562, 2014.

[15] C. Bahr, C. Booth, and D. Fliegner, "Critical adsorption at the free surface of a smectic liquid crystal possessing a second-order phase transition," Physical review letters, vol. 77, no. 6, 1996, Art. no. 1083.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.6983

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ