电介质电容器是一类极其重要的电能存储器件，其具有功率密度高、充放电响应快、开路电压高等优点，在电磁弹射、输电系统、电动汽车和集成电路领域具有诸多应用。其中，介电储能材料是电容器最为重要的组成部分，直接决定了电容器的使役性能。随着柔性电子技术的快速发展，对嵌入式介电电容器的柔性化也提出了更高要求。电容器及电容薄膜相关研究已成为电气工程和材料科学与工程学科的研究热点。在当前能源与电子技术快速迭代的背景下，传统介电储能材料在储能密度、稳定性及柔性适配性等方面的短板逐渐凸显，难以满足高端应用场景的严苛需求。而反铁电材料，特别是锆酸铅基反铁电薄膜，凭借其独特的电场诱导反铁电 _铁电相变特性，在施加外电场时能产生显著的极化强度变化，为突破传统材料的性能瓶颈提供了全新可能，因而成为介电储能领域的研究焦点。基于此，本书全面总结了近年来介质薄膜的研究进展，从离子掺杂、界面绝缘层构筑和薄膜柔性化设计三个方面对反铁电薄膜的储能性能进行了介绍，为从事电介质材料与器件研究的科研人员、工程师及高校师生提供参考资料。全书共分为4章。第1章为绪论，首先对电介质电容器的基本概念、发展历程及应用场景进行了简要介绍，为读者奠定基础认知；随后深入剖析了储能电介质的研究现状，包括介电储能的基本原理、核心评价指标（如储能密度、效率、充放电速度等），并分类阐述了典型储能电介质材料的特性与研究进展；在此基础上，重点聚焦反铁电薄膜，详细介绍了反铁电 PbZrO3的唯象理论与相稳定性规律，为后续研究提供理论支撑；最后总结了反铁电储能薄膜的主要改性手段，包括离子掺杂、取向调控和层状复合等，明确了性能优化的方向与路径。第 2 章专注于离子掺杂改性，通过钛离子单掺杂、锂离子_铝离子共掺杂、锂离子_镧离子共掺杂等方式调控锆酸铅反铁电薄膜的微观结构，系统研究了不同掺杂体系下薄膜的电学性能（如介电常数、损耗、漏电流等）与储能性能的变化规律，揭示了离子掺杂对相变行为及储能特性的调控机制。第 3 章探索了氧化铝介电绝缘层的改性作用，首先研究了锆酸铅 /氧化铝复合薄膜的自极化行为及其形成机制；进而设计了反向双异质结结构，分别对锆酸铅 / 氧化铝 / 锆酸铅、锆钛酸铅 / 氧化铝 / 锆钛酸铅复合薄膜的微观结构、极化行为与储能性能进行了深入分析，为通过界面工程提升薄膜储能性能提供了新思路。第 4 章则面向柔性电子等新兴应用场景， 聚焦柔性锆酸铅基复合薄膜的耐电强度设计与储能性能优化。 通过界面层改性、镧离子掺杂、介电绝缘层引入以及界面势垒层构建等多种手段，系统研究了不同柔性复合薄膜（如 LaNiO3_PbZrO3、 Pb1_ 3x/2LaxZrO3、 PbZrO3 /Al2O3、PbZrO3 /Mica、PbZrO3 /Al2O3 /Mica 等）的微观结构、电学性能与储能性能，为柔性高储能电介质薄膜的实用化开发提供了关键技术支撑。特别说明的是，本书为黑白印刷，读者可扫描下方二维码查看彩色图片。本书由哈尔滨理工大学张天栋、殷超和河北工业大学冯梦佳共同撰写。由于笔者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。

著者

本书系统阐述了典型反铁电储能薄膜的国内外研究现状与发展趋势，重点介绍了反铁电电容薄膜的改性手段及薄膜柔性化设计。全书共分为4章，主要包括绪论、离子掺杂改性锆酸铅反铁电薄膜储能性能、氧化铝介电绝缘层改性锆酸铅反铁电薄膜储能性能和柔性锆酸铅基复合薄膜的耐电强度设计与储能性能等内容。本书内容精练，脉络清晰，理论与应用并重，可作为高等院校材料科学与工程、电气工程等交叉学科专业学生学习的参考用书，也可为无机绝缘材料、薄膜材料领域的科研人员提供参考。

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第1章 绪论 0011.1 电介质电容器概述 0011.2 储能电介质的研究现状 0031.2.1 介电储能的基本原理 0031.2.2 介电储能的评价指标 0051.2.3 典型储能电介质材料 0071.3 反铁电薄膜的研究现状 0151.3.1 反铁电PbZrO3 的唯象理论 0151.3.2 反铁电PbZrO3 的相稳定性 0161.4 反铁电储能薄膜的改性手段 0181.4.1 离子掺杂 0181.4.2 取向调控 0191.4.3 层状复合 020

第2章 离子掺杂改性锆酸铅反铁电薄膜储能性能 0222.1 钛离子掺杂锆酸铅薄膜的储能性能 0222.1.1 PbZrxTi1_xO3 复合薄膜微观结构 0222.1.2 PbZrxTi1_xO3 复合薄膜电学性能 0242.1.3 PbZrxTi1_xO3 复合薄膜储能性能 0272.2 锂离子_铝离子共掺杂锆酸铅薄膜的储能性能 0312.2.1 Pb1_x (Li0.5Al0.5)xZrO3 复合薄膜微观结构 0312.2.2 Pb1_x (Li0.5Al0.5)xZrO3 复合薄膜电学性能 0372.2.3 Pb1_x (Li0.5Al0.5)xZrO3 复合薄膜储能性能 0402.3 锂离子_镧离子共掺杂锆酸铅薄膜的储能性能 0432.3.1 Pb1_x (Li0.5La0.5)xZrO3 复合薄膜微观结构 0432.3.2 Pb1_x (Li0.5La0.5)xZrO3 复合薄膜电学性能 0472.3.3 Pb1_x (Li0.5La0.5)xZrO3 复合薄膜储能性能 051

第3章 氧化铝介电绝缘层改性锆酸铅反铁电薄膜储能性能 0563.1 锆酸铅/氧化铝复合薄膜的自极化行为 0563.1.1 锆酸铅/氧化铝复合薄膜的微观结构 0563.1.2 锆酸铅/氧化铝复合薄膜的电学性能 0593.1.3 锆酸铅/氧化铝复合薄膜自极化行为的形成机制 0673.2 反向双异质结锆酸铅/氧化铝/锆酸铅复合薄膜的储能性能 0693.2.1 锆酸铅/氧化铝/锆酸铅复合薄膜的微观结构 0693.2.2 锆酸铅/氧化铝/锆酸铅复合薄膜的极化行为 0713.2.3 锆酸铅/氧化铝/锆酸铅复合薄膜的储能性能 0743.3 反向双异质结锆钛酸铅/氧化铝/锆钛酸铅复合薄膜的储能性能 0753.3.1 锆钛酸铅/氧化铝/锆钛酸铅复合薄膜的微观结构 0763.3.2 锆钛酸铅/氧化铝/锆钛酸铅复合薄膜的极化行为 0773.3.3 锆钛酸铅/氧化铝/锆钛酸铅复合薄膜的储能性能 079

第4章 柔性锆酸铅基复合薄膜的耐电强度设计与储能性能 0824.1 界面层改性柔性锆酸铅薄膜的耐电强度与储能特性 0824.1.1 底电极的优选 0824.1.2 LaNiO3_PbZrO3 薄膜的微观结构 0844.1.3 LaNiO3_PbZrO3 薄膜的电学性能 0874.2 镧离子掺杂改性柔性锆酸铅薄膜的耐电强度与储能性能 0974.2.1 Pb1_3x/2LaxZrO3 复合薄膜微观结构 0974.2.2 Pb1_3x/2LaxZrO3 复合薄膜电学性能 1024.2.3 Pb1_3x/2LaxZrO3 复合薄膜储能性能 1064.3 介电绝缘层改性柔性锆酸铅薄膜的耐电强度与储能性能 1074.3.1 PbZrO3/Al2O3 异质结构薄膜的微观结构 1074.3.2 PbZrO3/Al2O3 异质结构薄膜的电学性能 1104.3.3 PbZrO3/Al2O3 异质结构薄膜的储能性能 1174.4 界面势垒层改性柔性复合薄膜的耐电强度与储能性能 1204.4.1 PbZrO3/Mica复合薄膜的微观结构 1204.4.2 PbZrO3/Mica复合薄膜的电学性能 1244.4.3 PbZrO3/Mica复合薄膜的储能性能 1274.4.4 PbZrO3/Al2O3/Mica复合薄膜的微观结构 1294.4.5 PbZrO3/Al2O3/Mica复合薄膜的电学性能 1324.4.6 PbZrO3/Al2O3/Mica复合薄膜的储能性能 136

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