1.1.选题的背景

1.1 选题的背景

通常将脉冲功率看作是脉冲放电时在负载上形成的大于10⁶W的功率^[1]。脉冲功率技术在20世纪60年代得到迅猛发展，并形成一门独立学科的新兴技术领域，被广泛应用于激光技术、核技术、电子束、加速器等。高功率脉冲电源是脉冲功率装置的主体部分，其主要是由初级能源、能量储存系统、能量转换和释放系统构成。脉冲功率系统的关键是储能技术，常用的能量储存方式有电感储能、机械储能和电容器储能。其储能方式研究水平如下表1-1 ^[2]。与其他储能器件相比，电容器储能功率大，能量传输和转化效率高，且结构简单、限制条减少，因此成为研究的焦点^[3-4]。

表1-1 常用储能方式研究水平^[2]

按照介电材料的电滞回线，可以将电介质电容器储能材料分为线性介电材料，铁电材料和反铁电三类^[5]。由于线性介电材料的介电常数很难达到100以上，所以储能密度较低。而反铁电材料虽然储能密度高且储能释放充分，但是它的抗疲劳性能较低，不能够反复使用。将较而言，铁电材料有介电常数高，热稳定性好，可靠性强且等效串联电阻小等优点^[6]。

近年来传统的铁电块体由于自身尺寸的限制，不能满足微电子器件对于元器件微型化、功能集成化、低功耗、可靠性的需求，并且在储能方面，相较而言铁电薄膜材料有较小的受应变影响能力，便于制备，并且由于薄膜有较薄的厚度，使其可以在低电压下得到较大的外加电场，从而使得它的介电性能得以显著提高，特别是击穿强度，剩余极化小，对于铁电薄膜材料储能性能的研究有很大的利用价值^[7-9]。

2.目前，被大范围研究和应用的铁电材料主要为钛酸铅、锆钛酸铅等含铅材料，这类含铅材料虽然有着优良的性能，但是由于钛酸铅中含重金属铅的比例较高，而铅是一种有毒物质，不可避免地会污染土壤和水源，并且在烧结时容易挥发，这样无论是生产、使用还是之后的回收处理过程，都会对环境和人体健康造成一定的危害^[10]。因此，环境友好、无铅且具有高铁电性的铁电薄膜材料的开发和研究对当前的社会和经济具有重大意义。

3.1.2研究现状以及发展趋势