Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的微弧氧化成膜研究

以0.2 mol/L Ba(OH)2+0.2 mol/L Sr(OH)2溶液为电解液,采用微弧氧化法,在Ti板表面原位生长铁电薄膜,并对薄膜的物相构成、元素分布情况、截面结构及介电性能进行表征。结果表明:该工艺下制备的薄膜主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成,薄膜致密层内,Ba,Sr,Ti和O元素分布都较均匀,但在微弧氧化孔洞附近存在含量波动;该薄膜在1 kHz下的介电常数较优,为411.3。最后对微弧氧化沉积铁电薄膜的成膜过程进行了分析,提出了微弧氧化过程中可能存在的化学反应。     

Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的微弧氧化制备工艺

用分析纯Ba(OH)2·8H2O和Sr(OH)2·8H2O配制电解液(浓度各为0.2 mol/L),采用微弧氧化技术在工业纯钛板(99.5％)表面原位生成BaxSr(1-x)TiO3铁电薄膜.对不同电流密度、电流频率和反应时间条件下获得的薄膜进行表征,研究了各因素对薄膜物相构成、表面形貌和表面粗糙度的影响.结果表明:所得薄膜均主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成;电流密度为20 A/dm2、电流频率为100 Hz、反应时间为10 min时,所得薄膜最平整、致密、表面粗糙度值最小,且微弧氧化孔洞分布最均匀,测得该薄膜在1 kHz条件下的介电常数为411.3.     

溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡薄膜

以醋酸钡、醋酸锶和钛酸四丁酯为原料,异丙醇、水为溶剂,冰醋酸作催化剂,采用溶胶-凝胶法在氧化铝陶瓷基片上制备钛酸锶钡铁电薄膜.用差热分析、红外光谱分析和X-射线衍射分析,确定了薄膜的热处理工艺;采用逐层热处理方式获得Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.研究表明在溶胶制备过程中加入一定量的干燥化学控制添加剂、采用逐层热处理工艺、降低升温速率以及增加保温时间,能够有效防止薄膜开裂;X-射线衍射分析结果显示,所制备的Ba0.5S0.5TiO3薄膜呈钙钛矿结构;SEM观察结果显示薄膜结晶完善,致密无开裂.     

RE0．5Sr0．5CoO3-δ／YSZ薄膜的微观组织研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）单晶衬底上生长了RE0．5Sr0．5CoO3-δ（RE=La，Pr，Nd）薄膜。采用X射线衍射（XRD）仪和扫描电镜（SEM）测试了RE0．5Sr0．5CoO3-δ（RESCO）薄膜的微结构和表面形貌。结果表明：RE0．5Sr0．5CoO3-δ系列薄膜沿〈110〉方向择优生长；La0．5Sr0．5CoO3-δ（LSCO）薄膜在550℃热处理后呈现Ostwald生长，具有分散的岛状结构，在热处理温度达到750℃时岛状结构发生靠拢，同时晶粒度增大；Pr0．5Sr0．5CoO3-δ（PSCO）薄膜在750℃热处理后具有长程有序结构，呈现枝晶生长。     

微波固相烧结制备La0．7Sr0．3-xCaxCo0．9Fe0．1O3-δ阴极材料及性能表征

以碳酸盐和氧化物为原料，采用微波固相烧结法制备了La0．7Sr0．3-xCaxCo0．9Fe0．1O3-δ（简称：LSCCF，x=0．05，0．10，0．15和0．20）粉料。用XRD和sEM对LSCCF粉料的晶体结构和颗粒形貌进行了研究。结果表明：微波固相反应在1200℃下烧结0．5h便可以形成密度为5．366g／cm^3，晶粒尺寸小于500nm钙钛矿结构的粉料。而常规固相反应法在1300℃下烧结7h只形成了密度为3．426g／cm^3，晶粒尺寸小于2000nm钙钛矿结构的粉料。电导率测量结果表明：随着烧结温度的升高和Sr^2＋含量的增加，LSCCF样品的电导率变大，600℃～800℃范围内微波烧结制备的La0．7Sr0．3-xCaxCo0．9Fe0．1O3-δ样品的电导率最小值为672S／cm。且高于常规固相烧结制备的相同组成样品的电导率最小值425S／cm。LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质的混合物在800℃下烧结10h后没有新相生成，表明LSCCF粉料与Ce0.8Sm0.2O2电解质具有良好的化学相容性。     

溶胶凝胶法制备钛酸锶钡薄膜的热处理工艺研究

采用溶胶-凝胶工艺,以醋酸钡,氯化锶,钛酸丁酯为原料制备了Ba0.8Sr0.2TiO3溶胶,利用提拉法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备BST薄膜,采用XRD衍射分析仪系统研究了不同热处理条件下制备的BST薄膜的晶相结构.结果表明热处理温度在600℃以上时,BST薄膜形成了较为完整的ABO3钙钛矿结构,且随热处理温度升高,热处理时间的延长,晶体生长沿(110)的取向性越好,结晶状况明显改善.     

中频磁控溅射钛酸锶钡薄膜的结构及性能

用中频磁控溅射制备了钛酸锶钡Ba0.6Sr0.4TiO3(简称MF-BST)薄膜,并对该薄膜进行原位晶化.XPS表明,MF-BST薄膜的表面成分Ba0.58Sr0.42Ti1.01O2.95和膜体成分Ba0.6Sr0.4TiO3接近,主要由钙钛矿结构的BST组成.AFM表明,MF-BST薄膜的表面光滑致密.XRD表明,MF-BST薄膜晶化完全,呈(111)择优.XTEM观察及XPS刻蚀表明MF-BST/Pt界面过渡层约2nm厚,含少量的TixPtyOz.MF-BST薄膜电容器具有高达1200的介电常数及低达10-9A/cm2的漏电流密度.同时,该薄膜的结构及介电性能与射频磁控溅射及非原位晶化的Ba0.6Sr0.4TiO3(简称RF-BST)薄膜进行了比较.     

La0．5Sr0．5CoO3涂层对Fe-13Cr合金的电导及组织的影响

制备了高电导的La0．5Sr0.5CoO3块样，其800℃电导率为238S／cm。通过磁控溅射将La0.5Sr0．5CoO3涂覆在Fe-13Cr合金表面，再进行800℃等温氧化100h。SEM分析发现，Fe-13Cr基体中的Cr和Mn向涂层表面外扩散，同时涂层中的La，Sr及Co原子向合金基体内部扩散。电阻测试发现，氧化过程中，形成的反应层并没有显著降低试样的面电阻，800℃等温氧化100h后的面电阻为6mΩ·cm^2。     

放电等离子烧结制备钛酸锶钡陶瓷

以BaCO3,SrCO3,TiO2为原料,采用传统的固相反应方法制备BST粉体,采用传统烧结方法和放电等离子烧结(SPS)方法制备了钛酸锶钡(Ba0.5Sr0.5TiO3)陶瓷.并对两种方法制备的钛酸锶钡陶瓷的做了比较.研究了SPS烧结对BST陶瓷的微观结构以及介电性能的影响.结果表明SPS方法使钛酸锶钡陶瓷的晶粒尺寸降低,介电常数降低,居里温度略有降低,由于SPS烧结速度快、时间短,烧结体内部微区成分起伏较高,立方-四方相变弥散性增加.     

溶胶凝胶法制备Zn-Si-B-O掺杂钛酸锶钡(Ba0.60Sr0.40TiO3)玻璃陶瓷的制备及其介电性能研究

采用溶胶凝胶方法制备Zn-Si-B-O掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3玻璃陶瓷.研究Zn-Si-B-O玻璃组分从5%～50%(摩尔分数,下同)掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3玻璃陶瓷的相结构与介电性能.分析Zn-Si-B-O玻璃组分对Ba0.6 Sr0.4TiO3玻璃陶瓷结构及其介电性能的影响.结果表明:Zn-Si-B-O掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3玻璃陶瓷的烧结温度低于传统工艺.Zn-Si-B-O掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3玻璃陶瓷的相结构为立方钙钛矿相结构(≤40%),不存在第二相.Zn-Si-B-O掺杂Ba 0.6 Sr 0.4TiO3玻璃陶瓷的介电常数ε随着烧结温度升高而增大,介电损耗tanδ随测试温度的增加而降低.Zn-Si-B-O玻璃相聚集在晶粒边界区域,其作用稀释降低了玻璃陶瓷的介电常数,阻止晶粒生长,并降低了介电损耗tanδ.随着晶粒平均尺寸的减小,Zn-Si-B-O掺杂Ba 0.6Sr 0.4TiO3玻璃陶瓷样品的介电峰变低,平坦,宽化的现象.     

初始Li/(Mn+Ni)摩尔比对LiNi0.5Mn0.5O2电化学性能的影响

以Li2CO3,MnCO3和Ni(OH)2为原料,采用一步固相反应制备锂离子电池层状结构正极材料LiNi0.5-Mn0.5O2,采用X射线衍射和扫描电镜对其结构和形貌进行表征,并研究配料时不同初始Li/(Mn Ni)摩尔比(1.0,1.05,1.1,1.2,1.5)对LiNi0.5Mn0.5O2电化学性能的影响。X射线衍射结果表明,在600℃预烧12 h而后800℃烧结24 h的条件下各样品结晶完整,初始Li/(Mn Ni)摩尔比为1.5时样品有未知相杂质生成。扫描电镜分析表明,随着初始Li/(Mn Ni)摩尔比的增大,颗粒团聚加剧。电化学测试结果表明,随着初始Li/(Mn Ni)摩尔比(≥1.05)的提高,初始容量有下降趋势。初始Li/(Mn Ni)摩尔比为1.05和1.1时样品首次放电容量分别为167.0 mA.h/g和147.2 mA.h/g,循环20次后容量保持率分别为88.2%和97.8%。     

锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn0.5O2的循环性能

采用共沉淀法可以制备出首次放电容量高达210 mA.h/g的LiNi0.5Mn0.5O2材料(2.8~4.5 V,电流密度30 mA/g),但材料循环性能受制备过程中的处理工艺影响很大,处理不严格将导致材料循环性能严重下降。围绕材料的循环性问题,对其机理进行了分析并在此基础上对制备工艺进行了进一步改善:分别从配锂方式,烧结过程中的升降温速率以及烧结的保温制度进行了系统研究。结果表明:采用改进配锂方式,缓慢升温速率(2℃/min),高低温结合的烧结制度和快速风冷工艺所制备的材料首次放电容量达到188 mA.h/g,30个循环后仍保持在174 mA.h/g,循环效率有了明显的提高。     

化学共沉淀法低温合成La0.5Sr0.5CoO3多晶

分别以草酸铵和碳酸氢铵为沉淀剂,用化学共沉淀法制备了La0.5Sr0.5CoO3（LSCO）样品。用XRD分析了物相、结构与晶粒大小,用电阻-温度系统绘制了电阻-温度曲线。结果表明,1150℃烧结,用草酸铵和碳酸氢铵法制备的La0.5Sr0.5CoO3均为单一立方钙钛矿多晶。晶体参数分别为0.384、0.383nm。晶粒垂直于（110）面的尺寸分别为37nm与32.8nm。草酸铵作沉淀剂的烧结温度比碳酸氢铵的低,比固相烧结反应法的低至少150℃。La0.5Sr0.5CoO3均为半导体,有良好的电阻-温度关系,190-280时两种沉淀剂法制备的LSCO的平均激活能分别是30、150eV。     

QCr0．5的高温变形行为及基于BP神经网络的本构关系预测

在热模拟试验机(Gleeble1500)上对QCr0.5进行高温压缩实验,获得不同温度、应变和应变速率下材料的流动应力.并建立基于人工神经网络的QCr0.5高温流动应力模型.结果表明,采用BP建立的网络模型能够较精确地反映温度、应变速率、应变和流动应力关系,为优化QCr0.5热变形过程中的工艺参数提供依据.     

Pb0．5Sr0．5TiO3精细结构的第一性原理分析

在广义梯度近似下,采用基于密度泛函理论框架下的第-性原理和虚拟晶体近似(VCA)方法,计算了Pb0.5Sr0.5TiO3(PST)电子结构及其属性.分析了PST固溶体总体能量变化趋势,确定了A位离子在铁电相的平衡构型.计算结果表明:在PST固溶体中,当Ti原子相对于氧八面体沿[001]方向发生约0.012 nm偏心位移,PST出现能量极小值.O 2p和Ti 3d轨道的强杂化以及部分O-Pb和O-Sr轨道杂化间接增强了TiO6八面体的畸变,体系总能量降低,促进了PST铁电畴变的形成.     

不同方法制备的粉体对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3陶瓷结构和性能的影响

采用浆液合成法和加糖热解法分别合成了具有层状结构和正常钙钛矿结构的Na_0.5Bi_0.5TiO_3纳米粉体.两种粉体以不同比例混合烧结成瓷,性能测试表明,当以1:1的比例混合时,陶瓷的烧缩率达到最大值,击穿场强达到最大值,压电常数d_(33)=75×10~(-12) C/N.浆液合成法制备的粉体获得的陶瓷,压电常数达到最大值,d_(33)=88×10~(-12) C/N.加糖热解法制备的粉体获得的陶瓷d_(33)=65×10~(-12) C/N.两种方法制备的粉体及其混合所制备的陶瓷,均得到比较好的压电性能.     

Co_2O_3掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备了K_0.5Na_0.5NbO_3+xCo_2O_3(0≤x≤1%)无铅压电陶瓷,使用XRD、SEM、 Agilent 4294A精密阻抗分析仪等对该体系的相组成、显微结构、压电及介电等性能进行表征.结果表明:Co_2O_3的掺入并没有改变K_0.5Na_0.5NbO_3的晶体结构,该陶瓷材料仍然为正交相钙钛矿结构;Co_2O_3的掺入使材料的晶粒尺寸明显增大,但当x=1%时,晶粒尺寸减小,说明过多的Co_2O_3有抑制晶粒长大的作用;Co_2O_3的掺入使200 ℃附近的正交→四方铁电相变温度TO-T向低温方向移动,居里温度TC向高温方向移动,同时材料的压电常数d_(33)、机电耦合系数k_p均随之先增大后减小,机械品质因数Qm整体增大,1 kHz频率下的介电常数ε_r和介电损耗tanδ降低,密度显著增大.当x=0.5%时,陶瓷性能最佳:d_(33)=103 pC/N,k_p=0.362, tanδ=1.8%,ε_r=234,Qm=182,ρ=4.29 g/cm~3.     

Nd掺杂K0.53Na0.47NbO3基无铅压电陶瓷的结构和性能

采用固相反应合成法制备稀土Nd掺杂0.942(Na0.53K0.47)NbO3-0.058LiNbO3(KNNLN)无铅压电陶瓷。采用XRD、红外和拉曼等方法对其结构进行表征,并测试其介电性能。结果表明:掺杂稀土Nd能够有效地固溶到KNNLN基体中;Nd掺杂通过Nb位替代而扰乱了Nb—O6键并使得其强度变弱,进而导致KNNLN样品的相结构变化。Nd掺杂量在1%~2%时,样品中出现了四方相和立方相共存区;随着Nd掺杂量的进一步增加,KNNLN的晶体结构发生从四方和斜方相共存向四方和立方相共存的连续变化;稀土Nd掺杂能够明显地提高样品的室温介电常数并在一定程度上降低KNNLN基陶瓷的室温介电损耗。2%Nd掺杂KNNLN压电陶瓷样品的压电系数d33和介电常数εr值分别约为128 pC/N和694。相比之下,未掺杂KNNLN压电陶瓷的d33和εr值分别约为87 pC/N和545。     

层状Li_(0.5)Na_(0.5)CoO_2的合成及显微结构

为了研究具有α-Na Fe O2结构的复杂钴氧化物原子排列规律,采用固相反应合成了Li0.5Na0.5Co O2多晶粉末,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)和透射电子显微分析(TEM)等检测手段对其形貌、晶体结构等进行了表征。结果表明:一般处理状态下,Li0.5Na0.5Co O2为片状,其晶体结构与层状Li Co O2相似,但在某些处理状态下通过TEM观察到沿[0001]带轴衍射花样中出现菱面体晶系中应该消光{10 1 0}的晶面族。这说明Li0.5Na0.5Co O2的晶体结构已经由菱面体结构转变成六方结构。     

La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体的制备与电磁性能研究

以柠檬酸为络合剂，采用溶胶-凝胶（sol—gel）自燃烧方法制备了La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体。使用FT-IR，DSC—TG，XRD，波导方法对反应、反应产物以及反应产物的电磁性能进行了研究。结果表明，在凝胶中，金属离子与柠檬酸以络合物的形式存在。凝胶在273℃基本完成自燃烧反应。生成的La0．5Sr0．5MnO3纳米晶体为钙钛矿结构，随着反应温度的提高，产物的粒径逐渐增大。电磁性能结果表明，La0．5Sr0．5MnO3在8GHz～12GHz的微波范围内具有明显的介电损耗。随着厚度的增加，混合媒质的反射率逐渐增加，反射率吸收峰随着厚度的增加向低频移动。