journal article·2023-05

PbZrO3‐Based Anti‐Ferroelectric Thin Films for High‐Performance Energy Storage: A Review

Xianwei Wang, Fei Yang, Kexin Yu, Bihui Zhang, Jingyao Chen, Yujia Shi, Peifan Yang, Lifang He, Haonan Li, Rui Liu, Xiaofang Li, Yanchun Hu, Jun Shang, Shaoqian Yin

Advanced Materials Technologies· Volume 8· Issue 10
Publisher page

Abstract

Abstract Energy storage capacitors occupy a large proportion in the pulse power equipment, and they play an important role nowadays. In recent years, anti‐ferroelectric materials have attracted increasing attention of researchers due to their high energy storage density. Compared with the lead‐free anti‐ferroelectric materials, PbZrO3 (PZ)‐based anti‐ferroelectric films are defined as promising electrical energy storage devices for pulsed power systems due to their ultrahigh energy storage density. During the past decade, numerous studies have been reported to develop high‐performance PZ‐based anti‐ferroelectric thin films for electrical energy storage applications. This review focuses on the recent progress of PZ‐based anti‐ferroelectric films for energy storage, and provides various ways, such as element modification (replacing of one element in the ABO3 structure by another element), composite materials (adding secondary phase into PZ films to form composite films), and process improvement (such as the tuning of different bottom electrodes), to improve their energy storage density. Finally, the problems and future development directions of the PZ‐based films are raised.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Acoustic Wave Resonator Technologies · Ferroelectric and Piezoelectric Materials · Dielectric materials and actuators

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Laboratory of Functional Materials School of Physics Henan Key Laboratory of Photovoltaic Materials Henan Normal University Xinxiang 453007 P. R. China

Laboratory of Dielectric Materials School of Materials Science and Engineering Zhejiang University Hangzhou 310027 P. R. China

Funding

National Natural Science Foundation of China · Henan Normal University

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1002/adfm.20180366510.1002/adfm.201803665 ↗
2. 10.3390/ma1324574210.3390/ma13245742 ↗
3. 10.1088/1361-6463/ac46ed10.1088/1361-6463/ac46ed ↗
4. 10.4191/kcers.2019.56.1.0210.4191/kcers.2019.56.1.02 ↗
5. 10.1142/S2010135X1330001610.1142/S2010135X13300016 ↗
6. 10.1002/adma.20160172710.1002/adma.201601727 ↗
7. 10.1039/D0TC01786H10.1039/D0TC01786H ↗
8. 10.2109/jcersj2.122.25010.2109/jcersj2.122.250 ↗
9. Cusso F. · J. Phys.: Condens. Matter · 1982 · 15 · 2875
10. 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.06310.1016/j.jeurceramsoc.2019.11.063 ↗
11. 10.1103/PhysRev.82.72910.1103/PhysRev.82.729 ↗
12. 10.1063/1.34266810.1063/1.342668 ↗
13. 10.1016/j.pmatsci.2014.01.00210.1016/j.pmatsci.2014.01.002 ↗
14. 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.01.04910.1016/j.jeurceramsoc.2020.01.049 ↗
15. 10.1002/adfm.20170621110.1002/adfm.201706211 ↗
16. 10.1063/1.35951010.1063/1.359510 ↗
17. 10.1109/PROC.1973.918610.1109/PROC.1973.9186 ↗
18. 10.1088/0022-3727/40/7/00410.1088/0022-3727/40/7/004 ↗
19. 10.1016/j.ceramint.2013.05.13910.1016/j.ceramint.2013.05.139 ↗
20. 10.1063/1.482120910.1063/1.4821209 ↗
21. 10.1111/j.1151-2916.1990.tb05082.x10.1111/j.1151-2916.1990.tb05082.x ↗
22. 10.1063/1.480394110.1063/1.4803941 ↗
23. 10.1111/jace.1486710.1111/jace.14867 ↗
24. 10.1002/admt.20180011110.1002/admt.201800111 ↗
25. Jaffe B. · Proc. IEEE · 1961 · 49 · 1234
26. 10.1021/acs.chemrev.0c0126410.1021/acs.chemrev.0c01264 ↗
27. 10.1063/1.498990810.1063/1.4989908 ↗
28. 10.1002/aenm.20140061010.1002/aenm.201400610 ↗
29. 10.1063/1.498529710.1063/1.4985297 ↗
30. 10.1002/aelm.20150005210.1002/aelm.201500052 ↗
31. 10.1007/s11434-013-5972-210.1007/s11434-013-5972-2 ↗
32. 10.1016/j.jeurceramsoc.2015.09.02910.1016/j.jeurceramsoc.2015.09.029 ↗
33. 10.1063/1.275113610.1063/1.2751136 ↗
34. 10.1039/C6TC03289C10.1039/C6TC03289C ↗
35. 10.1039/C6TA06353E10.1039/C6TA06353E ↗
36. 10.1016/j.materresbull.2013.05.08310.1016/j.materresbull.2013.05.083 ↗
37. 10.1111/jace.1578010.1111/jace.15780 ↗
38. 10.1063/1.476846110.1063/1.4768461 ↗
39. 10.1063/1.494464510.1063/1.4944645 ↗
40. 10.1063/1.496132910.1063/1.4961329 ↗
41. 10.3390/ma1002014310.3390/ma10020143 ↗
42. 10.1021/acsnano.0c0079110.1021/acsnano.0c00791 ↗
43. 10.1063/1.488706610.1063/1.4887066 ↗
44. 10.1007/s10854-015-3025-010.1007/s10854-015-3025-0 ↗
45. 10.1111/j.1551-2916.2011.04731.x10.1111/j.1551-2916.2011.04731.x ↗
46. 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.07.02410.1016/j.jeurceramsoc.2019.07.024 ↗
47. 10.1016/j.ensm.2018.09.01110.1016/j.ensm.2018.09.011 ↗
48. 10.1016/j.ceramint.2019.06.26610.1016/j.ceramint.2019.06.266 ↗
49. 10.1016/j.ceramint.2013.10.11010.1016/j.ceramint.2013.10.110 ↗
50. 10.1063/1.292823010.1063/1.2928230 ↗
51. 10.1063/1.501800310.1063/1.5018003 ↗
52. 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.12.04510.1016/j.jeurceramsoc.2020.12.045 ↗
53. 10.1111/j.1551-2916.2009.03015.x10.1111/j.1551-2916.2009.03015.x ↗
54. 10.1063/1.489615610.1063/1.4896156 ↗
55. 10.1016/j.matdes.2015.11.01210.1016/j.matdes.2015.11.012 ↗
56. 10.1016/j.tsf.2020.13844110.1016/j.tsf.2020.138441 ↗
57. 10.1063/1.479013510.1063/1.4790135 ↗
58. 10.1016/j.matchemphys.2013.01.05010.1016/j.matchemphys.2013.01.050 ↗
59. 10.1016/j.ceramint.2019.08.06910.1016/j.ceramint.2019.08.069 ↗
60. 10.1016/j.cap.2021.01.00610.1016/j.cap.2021.01.006 ↗
61. 10.1021/cm048041810.1021/cm0480418 ↗
62. 10.1016/j.jallcom.2010.07.20010.1016/j.jallcom.2010.07.200 ↗
63. 10.1007/s10853-009-3465-010.1007/s10853-009-3465-0 ↗
64. 10.1103/PhysRevB.52.1255910.1103/PhysRevB.52.12559 ↗
65. 10.1016/j.commatsci.2007.03.01210.1016/j.commatsci.2007.03.012 ↗
66. 10.1103/PhysRevB.88.18010210.1103/PhysRevB.88.180102 ↗
67. 10.1524/zkri.2011.133610.1524/zkri.2011.1336 ↗
68. 10.1103/PhysRevB.65.21410810.1103/PhysRevB.65.214108 ↗
69. 10.1016/j.tsf.2017.04.04510.1016/j.tsf.2017.04.045 ↗
70. 10.1016/j.ssc.2012.05.00210.1016/j.ssc.2012.05.002 ↗
71. 10.1080/00150193.2014.89438610.1080/00150193.2014.894386 ↗
72. 10.1111/j.1551-2916.2012.05130.x10.1111/j.1551-2916.2012.05130.x ↗
73. 10.1063/1.292823010.1063/1.2928230 ↗
74. 10.1021/acsami.5b0279010.1021/acsami.5b02790 ↗
75. 10.1111/j.1551-2916.2011.04814.x10.1111/j.1551-2916.2011.04814.x ↗
76. 10.1007/s40843-020-1384-910.1007/s40843-020-1384-9 ↗
77. 10.1007/s10854-021-06500-610.1007/s10854-021-06500-6 ↗
78. 10.1016/j.jallcom.2021.15944010.1016/j.jallcom.2021.159440 ↗
79. 10.1007/s00339-017-1428-x10.1007/s00339-017-1428-x ↗
80. 10.1111/j.1551-2916.2008.02858.x10.1111/j.1551-2916.2008.02858.x ↗
81. 10.1080/1058458021086110.1080/10584580210861 ↗
82. 10.1016/S0040-6090(02)00996-310.1016/S0040-6090(02)00996-3 ↗
83. 10.1016/j.matchemphys.2019.06.00510.1016/j.matchemphys.2019.06.005 ↗
84. 10.1016/j.ssc.2010.07.02410.1016/j.ssc.2010.07.024 ↗
85. 10.1016/j.ceramint.2017.07.12010.1016/j.ceramint.2017.07.120 ↗
86. 10.1063/1.304115310.1063/1.3041153 ↗
87. 10.1016/j.ceramint.2015.08.17010.1016/j.ceramint.2015.08.170 ↗
88. 10.1111/jace.1258510.1111/jace.12585 ↗
89. 10.1063/1.156942010.1063/1.1569420 ↗
90. 10.1063/1.283102310.1063/1.2831023 ↗
91. 10.1111/jace.1341210.1111/jace.13412 ↗
92. 10.1016/j.matlet.2018.11.10510.1016/j.matlet.2018.11.105 ↗
93. 10.1016/j.ceramint.2019.08.16410.1016/j.ceramint.2019.08.164 ↗
94. 10.1016/j.ceramint.2012.12.07110.1016/j.ceramint.2012.12.071 ↗
95. 10.1016/j.jmat.2020.12.01210.1016/j.jmat.2020.12.012 ↗
96. 10.4191/kcers.2019.56.4.1010.4191/kcers.2019.56.4.10 ↗
97. 10.1016/j.ceramint.2021.08.03910.1016/j.ceramint.2021.08.039 ↗
98. 10.1063/1.482902910.1063/1.4829029 ↗
99. 10.1111/jace.1843010.1111/jace.18430 ↗
100. 10.1016/j.ceramint.2016.05.10310.1016/j.ceramint.2016.05.103 ↗