关于多种应用的优良电介质——巨介电材料

由于对能源的巨大需求和微电子工业的快速发展, 寻找用于电子和储能器件的具有高介电常数的电介质材料受到了广泛的关注。这些材料有望进一步扩大电介质材料在现代电子、传感器、储能、多功能器件等领域的应用。

最近，西南科技大学魏贤华（点击查看介绍）团队总结了巨介电材料的研究进展，撰写了综述论文发表在Advanced Functional Materials 上，论文中按照材料的结构和性能对巨介电材料进行了分类、评述了几种巨介电机制，详细的介绍了巨介电性能的调控方法和材料在压敏、能量存储以及发光器件领域的研究进展，展望了巨介电材料在发展中存在的挑战和机遇。

在巨介电材料中铁电氧化物被广泛研究，由于具有自发极化和相变特性，铁电材料在能量存储中具有巨大的前景。本世纪初以钙铜钛氧为代表的巨介电材料由于巨介电性能的温度和频率稳定性使其在材料研究领域受到追捧，该材料具有强烈的电流-电压的非线性，这为其在压敏器件中的应用提供了可能。2013年报道的施主-受主共掺TiO₂展现出了高达数万的巨介电常数、低至0.03的介电损耗并具有很好的温度和频率稳定性，从而引发了又一个巨介电材料研究的热潮。组成逾渗电容器的2维材料，由于具有大的纵横比、层尺度以及迷人的物理性能，因此具有巨大的研究价值。

尽管巨介电材料有了迅速的发展，但是仍存在一些挑战亟需解决：（1）前面的工作中，研究多聚焦在巨介电的物理机制和低介电损耗方面，而对其击穿强度和电阻率的研究相对较少；（2）相对于块体陶瓷，对巨介电薄膜材料的研究相对滞后，这限制了其集成在在现代器件中向系统小型化的发展；（3）巨介电机制仍存在争议，即使在相同的体系中，不同的研究组也报道了不同的介电性能和机理解释，理清不同机制所占的贡献有助于深入理解巨介电材料。

论文的第一作者是博士研究生王彦彬，通讯作者为魏贤华教授和香港理工大学郝建华教授。该团队长期从事共掺杂TiO₂的巨介电性能研究，已经在Journal of the American Ceramic Society、Journal of Materials Chemistry C 等期刊上发表了系列的文章。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Colossal Permittivity Materials as Superior Dielectrics for Diverse Applications

Yanbin Wang, Wenjing Jie, Chao Yang, Xianhua Wei, Jianhua Hao

Adv. Funct. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adfm.201808118

导师介绍

魏贤华

https://www.x-mol.com/university/faculty/52684