Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3双层薄膜的微观结构

采用脉冲激光沉积法在(001)LaAlO_3衬底上制备了Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜,利用透射电子显微镜对薄膜的微观结构进行了研究。结果表明,底电极La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3在LaAlO_3衬底上外延生长并形成立方-立方取向关系。不同于块体结构,LSCO薄膜发生了结构转变,形成一种氧缺位有序调制结构。整个薄膜由大量取向畴组成,其中包含一些层错与反相畴界等缺陷。生长温度为500℃时,Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3薄膜为柱状多晶结构;当温度升高至820℃时,薄膜为缺陷较少的单晶结构。     

(0.84-x)Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.16K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3-x)SrTiO_3系无铅压电陶瓷结构与电性能

采用固相法制备了Bi补偿的(0.84-x)Na0.5Bi0.5TiO3-0.16K0.5Bi0.5TiO3-x SrTiO3(简称NBTKBT-xST)无铅压电陶瓷,研究不同ST掺量对体系陶瓷的结构与电性能的影响规律。结果表明,在掺杂范围内(0≤x≤0.06),材料均能形成单一的钙钛矿固溶体结构。随着x的增加,陶瓷晶体结构逐渐由三方相向四方相过渡,且该体系的三方-四方准同型相界(MPB)位于0.03≤x≤0.04。在此组成区域内,体系陶瓷的铁电与压电性能较好,其中x=0.04时,材料的电性能较好:压电常数d33=156 pC/N,平面机电耦合系数k p=0.29,相对介电常数εr=1116,介质损耗tanδ=4.1%,剩余极化强度P r=30.5μC/cm2,矫顽场E c=23.9 kV/cm。介电温谱和变温电滞回线表明体系陶瓷在T d以上可能存在极性相与非极性相共存。     

Structures and electrical properties of (Na0.5K0.5)NbO3–Li(Ta0.5Nb0.5)O3 lead-free piezoelectric ceramics

Solid solutions of (Na_0.5K_0.5)NbO₃ (NKN) and Li(Ta_0.5Nb_0.5)O₃ (LTN) were investigated as a potential candidate of lead-free piezoelectric ceramics. It was found that the Curie temperature of solid solutions increases slightly with increasing the LTN content and simultaneously the polymorphic phase transition temperature linearly decrease till below room temperature. An orthorhombic to tetragonal phase transformation at room temperature, or a morphotropic phase boundary, in NKN is induced by ~7 at% LTN addition, where the best dielectric, piezoelectric and electromechanical properties are achieved. The 0.94NKN–0.07LTN ceramics possess a dielectric constant of 765, a loss tangent of 0.04 at 1 kHz, a piezoelectric constant d₃₃ of 253 pC/N and an electromechanical coupling factor k_p of 48%.     

Zr4+B位置换对(Pb0.5Ca0.5)(Fe(0.5)Nb0.5)O3

研究了Zr4+离子B位置换改性对(Pb0.5Ca0.5)(Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷微波介电性能.实验结果表明,(Pb0.5Ca0.5)(Fe0.5Nb0.5)O3(PCFNZ)陶瓷样品呈现单一斜方钙钛矿相结构.随Zr(4+)离子的置换量增加,PCFNZ陶瓷体系的Qr值和晶粒尺寸逐渐减小;介电常数εr随着置换量增加...     

(Na0.5Bi0.5)TiO3-BaTiO3的合成与压电性能

合成了具有单一钙钛矿结构的(Nao.5Bi0.5)1-xBaxTiO3超细粉料,研究其陶瓷的压电性能.结果表明,柠檬酸与金属离子的摩尔比(C/Mn )和前驱体溶液的pH值是影响溶胶与凝胶形成的主要因素,凝胶在600℃下热处理1 h后可形成单一钙钛矿结构的(Nao.5Bi0.5)1-xBaxTiO3超细粉料.用柠檬酸盐法合成粉料的颗粒细小、化学成分均匀,有利于提高(Na0 5Bi0.5)1-xBaxTiO3陶瓷的压电性能.在准同质相界附近的组分存在较多的自发极化取向,因而表现出优良的压电性能.x=0.06时,柠檬酸盐法制备陶瓷样品的压电常数d33达到180 pC/N.     

(K0.5Na0.5)NbO3–Bi(Mg0.5Ti0.5)O3 solid solution: phase evolution, microstructure and electrical properties

Lead-free piezoelectric ceramics with the composition of (1 ? x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃–xBi(Mg_0.5Ti_0.5)O₃ [(1 ? x)KNN–xBMT, 0 ≤ x ≤ 0.04] were synthesized via solid-state reaction method. X-ray diffraction patterns revealed that the orthorhombic—tetragonal phase transition was present for (1 ? x)KNN–xBMT with increasing the content of BMT. The study of dielectric properties illustrated that both peaks of orthorhombic—tetragonal (T _O–T ) and tetragonal—cubic (T _T–C ) phase transitions shifted to lower temperature. Through adding BMT, the electrical properties of KNN ceramics were obviously improved. The optimized piezoelectric and ferroelectric properties with d ₃₃  = 127 pC/N, k _p  = 36.58 %, P _r  = 22.1 μC/cm² were obtained as x = 0.01.     

(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3薄膜的表面化学态研究

用溶胶-凝胶法制备(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3(简称PST)前驱体溶液,以三水醋酸铅、醋酸锶、钛酸丁酯为原料,乙二醇甲醚、去离子水、乙酰丙酮做溶剂,通过旋涂工艺在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)基片上沉积PST薄膜.薄膜经320～380℃热分解,再经650℃退火30min,得到晶化好的薄膜样品,X射线衍射结果表明PST薄膜为钙钛矿立方相结构,其晶格常数为a=0.3919nm.用原子力显微镜观测其表面形貌,薄膜平均晶粒尺寸为300nm.用XPS测量了650℃退火PST薄膜样品的表面化学态,结果表明表面富铅,接近表面区域的原子比率Pb∶Sr∶Ti∶O是0.52∶0.50∶1.0∶3.02,接近(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3的理想配比.     

Na0.5 Bi0.5 TiO3-K0.5 Bi0.5 TiO3系铁电体的相变研究

研究了(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3体系x分别为0、0.08、0.16和0.20时陶瓷不同频率下的介电温谱,发现材料为弛豫型铁电体,材料的介电谱在室温到500℃的温度范围内存在一个介电常数-温度"台阶",一个介电常数-温度峰和一个介电损耗-温度峰,通过分析陶瓷不同温度下的电滞回线验证陶瓷在升温过程中产生了铁电-反铁电-顺电相变,采用铁电体成分起伏理论和内电场理论解释了这类弛豫型铁电体相变的原因.     

(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷研究进展

综述了（Na0.5Bi0.5)Tio3（简写为NBT）基无铅压电陶瓷的发展现状，特性及影响因素，用分子轨道理论解释了NBT强铁电性的成因，对研究较多的三个体系：NBT-ATiO3(A=Ca,Sr,Ba),NBT-BNbO3(B=Na,K)和NBT－Ln掺杂体系给予了概括介绍，内容包括成分配比，性能和应用，并提出了NBT基无铅压电陶瓷的设计原则。     

脉冲激光沉积Ba0.5Sr0.5TiO3、Pb0.5Ba0.5TiO3和Pb0.5Sr0.5TiO3薄膜及其介电性质

采用脉冲激光沉积法,在Pt／Ti／SiO2／Si基底上分剐制备厚度为350nm的Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)、Pb0.5Ba0.5TiO3(PBT)和Pb0.5Sr0.5TiO3(PST)薄膜并研究了它们的介电性质。XRD显示,在相同的制备条件下三者具有不同的择优取向,PST具有(110)择优取向,PBT具有(111)择优取向,而BST则是混合取向。SEM显示三者样品表面均匀致密,颗粒尺寸大约在50nm至150nm之间。PST与BST、PBT相比有更高的介电常数,在频率为10kHz时,分别为874、334和355,而损耗都较低,分别为0．0378、0．0316和0．0423,同时PST漏电流也是最小的。测量薄膜的C-V特性扣铁电性能表明室温下BST呈现的是顺电相,PST和PBT则呈铁电相。本文也测量了薄膜在不同频率下的介电温度特性,BST、PBT和PST均表现出频率弥散现象,即随着频率的降低．居里温度降低而介电常数会升高。并测得BST和PST的居里温度分剐为-75和150℃。而PBT的居里温度在250℃以上。本文研究表明：与BST相比较,PBT的介电常数与之相近,漏电流较大;而PST具有高介电常数,较小的漏电流和较大的电容-电压调谐度,在相关半导体器件中的应用将有很大的潜力。     

Ho_(0.5)Pr_(0.5)FeO_3的磁性与巨磁介电效应

采用固相反应法制备了Ho0.5Pr0.5FeO3多晶样品,对其磁性和磁介电特性进行了系统研究。在T=4.5 K附近存在Ho离子的反铁磁相变,在T=59~80K可观测到Fe离子的自旋重取向转变,磁滞回线表明样品呈现弱铁磁性。在T=270 K,介电常数可达~103,研究表明该介电常数与270 K附近的电阻变化相关联,该处电阻变小,介质损耗减小,导致介电值变大。尤其重要的是,该样品在室温下表现出磁场诱导的巨磁介电效应,在频率f=1 kHz、外加磁场为1.6×106 A/m下,其值可达5500%,该巨磁介电效应可能来源于磁电阻效应。     

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷研究进展

(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷体系是目前研究最广泛的功能陶瓷材料之一.综述了BNT基无铅压电陶瓷的研究现状,讨论了相关体系的设计方法、铁电性、压电性以及BNT体系的制备方法.分析比较了BNT系压电陶瓷与Pb(Zr,Ti)O3(PZT)压电陶瓷的性能差异以及存在的问题,对BNT基无铅压电陶瓷进行了展望.     

Na0.5K0.5NbO3 and 0.9Na0.5K0.5NbO3–0.1Bi0.5Na0.5TiO3 nanocrystalline powders synthesized by low-temperature solid-state reaction

Nanocrystalline powders of K_0.5Na_0.5NbO₃ (KNN) and 0.9Na_0.5K_0.5NbO₃–0.1Bi_0.5Na_0.5TiO₃ (KNN–BNT) have been prepared using a low-temperature solid-state reaction. Phase development of the powders incurred during various calcination temperatures was examined by X-ray diffraction (XRD). Crystallite size and particle morphology of KNN powders were examined by XRD and transmission electron microscopy, respectively. Perovskite phase was formed at the temperature as low as 500 °C, and the average crystallite size of KNN powders depended on calcination temperature. In addition, the crystalline structure of KNN powders tended to change from tetragonal symmetry to orthorhombic symmetry with increase in crystallite size. Similar results were obtained in KNN–BNT system. The developed method is well suited for the mass production of niobate nanocrystalline powders due to its simplicity and low cost.     

Nd3+A位置换对(Pb0.5Ca0.5)(Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷微波介电性能的影响

研究了Nd³⁺离子A位置换改性(Pb_0.5Ca_0.5)(Fe_0.5Nb_0.5)O₃陶瓷的微波介电性能.[(Pb_0.5Ca_0.5)_1-xNd_x](Fe_0.5Nb_0.5)O₃(PCNFN)陶瓷的微波介电性能得到改善是由于少量过剩的Nd³⁺与(Pb,Ca)²⁺的固溶能够消除氧空位.当x=0.02时,能够形成单相的钙钛矿相,随着Nd³⁺置换量的增加,过剩的Nd³⁺将导致第二相焦绿石的形成,焦绿石会恶化PCNFN的微波介电性能.PCNFN介电性能随x的增加而下降是由于焦绿石相随x增加的结果.当x=0.02-0.05,PCNFN陶瓷有很好的微波介电性能,介电常数K>100,Qf值为5385-5797GHz,频率温度系数TCF随Nd³⁺含量的增加从正的变为负的.     

锰掺杂对(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷制备工艺制备了(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-LiNbO_3-xMnO_2压电陶瓷,分析了陶瓷样品的微观组织结构.实验结果表明,随MnO_2掺杂量的增多,陶瓷由四方相转变为正交相,晶粒的均匀性下降并生成K_3LiNb_6O_(17)相.研究了MnO_2不同掺杂量对陶瓷压电性能的影响.结果表明,随锰掺杂量的增加,材料逐渐变"硬",机电耦合系数k_p和压电常数d_(33)逐渐减小,同时Q_m逐渐增大;当MnO_2含量为0.8%(质量分数)时,陶瓷的机械品质因数达到最大,此时陶瓷的压电性能为:k_p=0.34,k_t=0.43,d_(33)=110pC/N,Q_m=401.3.     

(Na0.5Bi0.5)TiO3基弛豫铁电体相变的研究进展

钛酸铋钠((Na0.5Bi0.5)TiO3,NBT)是一种典型的A位复合钙钛矿结构弛豫铁电体,具有复杂的相变序列,介电温度峰呈现明显的弛豫性.总结了NBT弛豫铁电体的相变及NBT基复合铁电体准同型相界的研究进展;从晶体结构出发,通过与B位复合型钙钛矿结构弛豫铁电体类比,对A位复合型NBT的弛豫机理进行了探讨,提出NBT弛豫性来源于其A位离子有序-无序引起的B位离子位移的变化.     

高度取向的(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3/LaNiO_3异质结构铁电薄膜性能

用sol-gel方法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了具有LaN iO3(LNO)缓冲层的(Pb0.5Sr0.5)TiO3(PSrT50)/LNO/Pt异质结构铁电薄膜。X射线分析发现PSrT50薄膜在(100)方向高度取向,同时扫描电镜图像显示薄膜结构致密、表面平整。通过和直接在Pt上制备的、相同厚度的PSrT50薄膜比较,PSrT50/LNO/Pt结构薄膜在室温下具有更大的剩余极化(Pr=4.5μC/cm2)和更高的介电常数(rε=850)。同时,漏电流机理分析表明,PSrT50/LNO/Pt结构薄膜在低电场作用下呈现Pool-Frenkel发射效应,在高电场作用下则表现为空间电荷限制电流。     

锰氧化物La_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3掺杂Y的改性研究

锰氧化物LaSrMnO系列材料是一类有用的自旋电子学材料。La0.5Sr0.5MnO3是一种铁磁金属性材料。利用了在La位掺杂Y的方法来改变La0.5Sr0.5MnO3的金属性而保持它的铁磁性。通过样品输运和磁化强度等的测量对La0.45Y0.05Sr0.5MnO3样品的物性进行了研究,获得了居里温度Tc=292K的亚铁磁半导体样品。