近日，我工作室博士生孙梓雄和硕士生王林茜在 Journal of Materials Chemistry A (IF: 8.867)在线发表题为“Interface-Thickness Optimization of Lead-Free Oxide Multilayer Capacitors for High-Performance Energy Storage”的最新研究成果。研究了多种因素对Ba_0.7Ca_0.3TiO₃/BaZr_0.2Ti_0.8O₃（BCT/BZT）无铅外延单晶多层储能薄膜储能行为的影响，并且通过对“多层膜矩阵”的分析寻找出了多层膜的临界厚度。

 该研究利用射频磁控溅射技术在高温高真空环境下在（001）取向的NSTO（Nb：SrTiO₃）基片上外延生长出了结晶度高、外延度好、耐击穿场强大的BCT/BZT多层膜。通过改变多层膜的界面密度、整体厚度等因素，建立了“多层膜矩阵”。通过对“矩阵”的介电行为、铁电储能行为等分析，不仅揭示了上述两种因素对BCT/BZT多层膜储能行为的影响机理以及“dead layer”的作用，并通过分析寻找出了影响“矩阵”储能行为的临界厚度；同时获得了在室温与高温下（140 ^oC与200 ^oC）储能行为均优异的无铅外延单晶储能薄膜。其中总厚度200 nm，周期数为4的BCT/BZT多层膜具有在室温下的储能密度为51.8 J/cm³、储能效率为81.2%的优异储能特性，在140 ^oC与200 ^oC的高温下，其储能密度也分别达到了37.5 J/cm³与25.1 J/cm³。该研究对通过界面密度与总厚度来优化铁电储能薄膜的储能行为具有指导性的意义。

该研究得到国家自然科学基金重大专项与面上项目 (No. 51390472、51702255)，国家“973”项目(No. 2015CB654903、2015CB654603), 博士后基金(No. 2015M572554) 及中央高校基本科研业务费等的支持。

文章链接为：http://dx.doi.org/10.1039/C7TA10271B