与超顺磁性相似，超顺电性不仅在科学上具有吸引力，在技术同样重要。在这种状态下，铁电材料表现出高介电常数和对外部电场的非滞后响应，是高k和电容式储能应用的理想选择。尽管已经许多探索性的研究，但目前只有间接证据表明它的存在。

近日，山东大学欧阳俊教授报道了直接证明了低温生长在Si上的由许多分散良好的纳米级极性团簇组成的(Ba_0.95,Sr_0.05)(Zr_0.2,Ti_0.8)O₃工程纳米钙钛矿薄膜具有超顺电性。

文章要点

1）室温下，光学二次谐波产生和拉曼光谱研究揭示了这些薄膜的局域极性有序，而电学表征则揭示了具有P_r≈0和高介电常数的伪线性、频率不敏感的介电响应。该介电常数与晶粒大小有关，最高可达铁电对应薄膜介电常数的≈60-80%。此外，依赖于温度的拉曼和介电测量得到了一致的结果，显示了从超顺电态到顺电态的尺寸驱动的热转变，后者符合居里-韦斯定律（Curie–Weiss law），而前者不符合。

2）基于这些超顺电性薄膜的电容器表现出高的可循环能量密度W_rec（≈100J cm−3）和效率η（≈90%），以及可靠的高场耐久性（击穿强度E_b≈6 MV cm-1，Weibull模量β=29)，以及良好的频率（高达≈15 Ghz）和温度（高达≈300 °C）稳定性。

该研究发现不仅为超顺电性的存在提供了第一套完整的证据，而且为介质电容器在储能和半导体应用中保持竞争力开辟了一条新颖而高效的途径。

Kun Wang, et al, Superparaelectric(Ba_0.95,Sr_0.05)(Zr_0.2,Ti_0.8)O₃ Ultracapacitors, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202001778

https://doi.org/10.1002/aenm.202001778