Một Bước Đột Phá: Perovskite Đa Chức Năng Thể Hiện Tính Ferro Điện Lớn và Đường Kính Hẹp Với Ứng Dụng Tiềm Năng Trong Thiết Bị Thu Năng Lượng Đa Năng Độc Lập

Advanced Materials - Tập 29 Số 29 - 2017
Yang Bai1, Pavel Tofel2, Jaakko Palosaari1, Heli Jantunen1, Jari Juuti1
1Microelectronics Research Unit, Faculty of Information Technology and Electrical Engineering, University of Oulu, FI-90014 Oulu, Finland
2CEITEC – Central European Institute of Technology Technicka 3058/10 CZ‐61600 Brno Czech Republic

Tóm tắt

Được báo cáo là một dung dịch rắn tipo ABO3, (K0.5Na0.5)NbO3 (KNN) được dop với 2 mol% Ba(Ni0.5Nb0.5)O3−δ (BNNO). Thành phần này mang lại khoảng cách năng lượng hẹp hơn nhiều (≈1.6 eV) so với thành phần gốc—KNN nguyên chất—và các vật liệu piezoelectric và pyroelectric phổ biến khác (ví dụ, Pb(Zr,Ti)O3, BaTiO3). Đồng thời, nó thể hiện hệ số piezoelectric lớn tương tự như KNN (≈100 pC N−1) và hệ số pyroelectric lớn hơn nhiều (≈130 µC m−2 K−1) so với vật liệu có khoảng cách năng lượng hẹp trước đó (KNbO3)1−x‐BNNOx. Sự kết hợp độc đáo này của các thuộc tính ferro điện và quang học xuất sắc mở ra cánh cửa phát triển các thiết bị thu năng lượng đa nguồn hoặc cảm biến đa chức năng cho việc chuyển đổi đồng thời và hiệu quả năng lượng mặt trời, nhiệt và động thành điện năng trong một vật liệu duy nhất. Các đặc trưng từng phần và toàn diện về các thuộc tính quang học, ferro điện, piezoelectric, pyroelectric và quang điện được điều tra với các nguồn năng lượng đơn lẻ và đồng thời. Không phát hiện tương tác giảm hiệu suất giữa hành vi ferro điện và quang điện. Thành phần này có thể thay đổi căn bản nguyên tắc hoạt động của các thiết bị thu năng lượng hybrid hiện đại và cảm biến, do đó làm tăng đáng kể hiệu suất chuyển đổi năng lượng đơn vị thể tích và độ tin cậy của các hệ thống thu năng lượng trong môi trường xung quanh.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1109/SURV.2011.060710.00094

10.1021/ja810158x

10.1002/adma.201003696

Yang B., 2010, J. Micro/Nanolithogr., MEMS, MOEMS, 9, 10

10.1021/nn305247x

10.1109/JPROC.2014.2355872

10.1002/adma.201303570

10.1063/1.4974735

10.1007/s10971-011-2582-9

10.1038/nature12622

10.1016/j.jmst.2013.10.022

10.1002/anie.201308719

10.1039/C3EE42454E

Wang F. G., 2014, Appl. Phys. Lett., 104, 4

10.1063/1.126786

10.1109/TUFFC.2009.1215

Sabat R. G., 2007, J. Appl. Phys., 101, 7

10.1016/j.jeurceramsoc.2004.11.022

10.1111/j.1551-2916.2005.00347.x

Fluckiger U., 1977, Am. Ceram. Soc. Bull., 56, 575

10.1016/j.matchemphys.2015.05.017

10.1088/0960-1317/14/5/009

10.1021/acs.jpclett.6b00527

10.1021/jz100293z

10.1111/j.1551-2916.2012.05430.x

Wang F. G., 2016, Nat. Commun., 7, 7

10.1002/adma.201501629

Thông tin
Thông tin xuất bản

Advanced Materials

Tập 29 Số 29

Thông tin tác giả