公司赵世峰教授团队在物理类顶级期刊Appl. Phys. Lett.发表学术论文

最近，由我院赵世峰教授指导的2017级博士研究生唐哲红，在多层钙钛矿弛豫铁电薄膜储能方面研究获得突破。相关成果发表在物理类TOP期刊Applied Physics Letters上，114(16), 163901(2019)。原文链接为：https://doi.org/10.1063/1.5087045。论文以“Energy storage performances regulated by layer selection engineering for doping in multi-layered perovskite relaxor ferroelectric films”为题，详细报道了赵世峰教授团队在多层钙钛矿结构中实现了层选位的稀土掺杂调控，从而实现多层钙钛矿弛豫铁电薄膜储能性能的有效调控。这个研究工作为多层状铁电薄膜的能量储存提供了一个新的工程方法。标志着该研究团队在应用物理学领域又取得了新的创新性成果。

奥里维里斯(Aurivillius)铋系多层状铁电材料因其具有天然的超晶格结构而受到广泛关注。这类层状化合物是由两个结构单元组成的：钙钛矿层(A_m-1B_mO_3m+1)^2-沿c轴方向像三明治那样插入两层(Bi₂O₂)²⁺层中间,形成像云母一样的典型二维结构。该研究通过简单易行的溶胶凝胶方法制备了弛豫铁电BaLa_xBi_4-xTi₄O₁₅薄膜，通过稀土元素La³⁺实现了层选位掺杂，进而有效调控了BaLa_xBi_4-xTi₄O₁₅薄膜的储能特性。研究发现当La³⁺的含量小于等于0.2时，La³⁺仅仅选择取代钙钛矿层中A-位的Bi³⁺，导致A-位阳离子的混乱程度增加，同时使得缺陷浓度降低。在La³⁺的含量为0.2时，获得了一个高达44.7 J/cm³的储能密度和60.1%的储能效率。随着La³⁺的含量继续增加，La³⁺开始取代具有绝缘特性的(Bi₂O₂)²⁺层中的Bi³⁺，削弱了(Bi₂O₂)²⁺层的绝缘特性，使储能密度减小。这种稀土元素掺杂的层选位来源

于掺杂所带来应力，该应该能够通过选择变换掺杂层而得到释放。同时，BaLa_0.2Bi_3.8Ti₄O₁₅薄膜能够承受高达10⁸次的极化翻转和-30到 150℃温度变化。该稀土掺杂层选择工程为调控多层钙钛矿弛豫铁电薄膜的储能性能提供了一种有别于以往研究和控制方法的新途径。

  Applied Physics Letters是美国物理学联合会（AIP）旗下标志性期刊，Nature Index（自然指数）首批收录期刊，在物理学研究领域享有良好的学术声誉和重要的影响力。自然指数是依托于全球顶级期刊（2014年11月开始选定68种，2018年6月改为82种），统计各国家高校或科研院所在国际上最具影响力的82种研究型学术期刊上发表论文数量的数据库。运用这个数据库，可以根据各机构的论文发表数量及类别来进行排名和期刊索引。

该论文以太阳成集团tyc122cc为唯一完成单位，作者依次为唐哲红（2017级博士研究生）、陈介煜（2016级博士研究生）、杨波博士、赵世峰教授（通讯作者）。该工作得到国家自然科学基金（Grant Nos. 11564028, 11864028）、内蒙古自治区自然科学基金（Grant No. 2018MS003）的经费支持。