Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3/SrRuO_3铁电隧穿结的制备与性能研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在(001)SrTiO_3基片上制备了基于Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3/SrRuO_3/SrRuO_3(PZT/SRO)的铁电隧穿结。利用多种表征手段测试并分析薄膜微观结构及电性能。结果表明:PZT和SRO薄膜具有良好的取向结晶性,实现了薄膜的外延生长。8 nm PZT薄膜具有稳定的铁电性能,在外电场为7 500×10~3 V·cm~(–1)时,其剩余极化(2P_r)为3.79×10~(–6)C·cm~(–2),矫顽场(2Ec)为4 300×10~3 V·cm~(–1)。室温条件下,隧穿结经±7 500×10~3 V·cm~(–1)电场极化后具有明显的隧穿电阻(TER)效应,室温下TER最高可达约126。     

自支撑P(VDF-TrFE)红外探测器（英文）

制备了具有自支撑绝热结构的Al/P(VDF-TrFE)/NiCr红外探测器单元,其中NiCr半透明膜作为探测器的上电极和吸收层.实验结果表明:P(VDF-TrFE)薄膜具有很好的铁电性和热释电性,其铁电剩余极化强度和热释电系数分别为7.1μC/cm~2和27μC/m~2K;探测器单元在10 Hz工作频率下对黑体温度500 K的辐射源的电压响应率和探测率分别为1500 V/W和5×10~7 cmHz~(1/2)W~(-1);通过对电压响应率随频率变化的实验数据进行拟合,得到探测器单位面积的热导和吸收率分别为2.5×10~(-3) W/cm~2K和0.1;利用P(VDF-TrFE)探测器单元可对目标物体实现热成像.     

Ta、Nb掺杂Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)陶瓷铁电介电性能研究

采用传统固相烧结工艺制备了掺杂Ta、Nb的Bi3.15Nd0.85Ti3O12材料,构成Bi3.15Nd0.85Ti3-2x TaxNbxO12(x=0,0.02,0.04,0.06)铁电陶瓷。研究了Ta、Nb掺杂对Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷晶体结构和铁电性能的影响。结果表明,Ta、Nb掺杂未改变Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷的钙钛矿晶体结构,剩余极化值提高,具有较好电滞回线(Pr-Ec)。在电压为45 V、测试频率为0.1kHz下,Bi3.15Nd0.85Ti3-2xTaxNbxO12铁电陶瓷的剩余极化强度(2Pr)及矫顽场强(2Ec)可分别达到25.07μC/cm2和31.1kV/cm,电容-电压(C-V)曲线呈标准的蝴蝶形。     

(Pb_(0.9)Sm_(0.1))TiO_3陶瓷的热电特性

研究了改性的PbTiO_3陶瓷(Pb_(0.9)Sm_(0.1))TiO_3的详细的物理和铁电性能,然后根据这种材料在IR传感器上的用途对结果进行了讨论。发现Sm改性的PbTiO_3,具有低的介电常数,高的热电系数以及合适的热和机械特性。其居里温度与未改性的PbTiO_3陶瓷相比,从470℃降到156℃。将根据测得的性能计算的品质因数与其它的PbTiO_3组成和LiTaO_3单晶作了比较。结果表明,Sm改性的PbTiO_3陶瓷是用于横向模式和热电/CCD阵列的合适材料。这种材料相对于其极化的内偏压场约为1.2kV/cm,以此可制出长期工作的探测器。     

高温超导薄膜GdBa_2Cu_3O_(7-x)的制备和分析

我们用原位直流磁控溅射的方法,在(100)SrTiO_3,(110)SrTiO_3,(100)LaAlO_3和(100)Zr(Y)O_2衬底上制备了高质量外延生长的GdBa_2Cu_3O_(7-s)高温超导薄膜,重复性非常好.在这四种衬底上生长的超导薄膜最高零电阻转变温度 Tco分别为 93.2、93.1、92.6和 92.5K,77K零场下的临界电流密度分别为 3.0 ×10~6,3 × 10~5,3.6 ×10~6和 1.4 × 10~6A/cm~2.我们用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),反射高能电子衍射(RHEED)和不同几何结构的X射线衍射研究了薄膜的结构,这些研究结果证明薄膜系外延生长的.     

Nb掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷铁电性能的影响

采用固相反应法制备了Bi4Ti3-xNbxO12+x/2(x=0～0.090,BTN)铁电陶瓷,研究了Nb掺杂量对BTN陶瓷铁电性能的影响。结果表明,适量的Nb掺杂可显著提高材料的剩余极化强度Pr,一定程度上降低矫顽场强Ec,并减小BTN陶瓷的平均晶粒尺寸(1～2μm)。当x=0.045时,陶瓷的综合性能较好,即有较高的2Pr(0.27×10–4C/cm2)和较小的2Ec(7.43×104V/cm),其剩余极化强度与未掺Nb的Bi4Ti3O12陶瓷相比,提高了近3.8倍。     

Si衬底(Pb1-xSrx)TiO3系铁电薄膜的制备与性能研究

性能优良的 Si衬底铁电薄膜的制备对制作 Si基单片集成非制冷焦平面阵列 (UFPA)器件意义重大。文中采用磁控测射技术在 Si衬底上成功地制备了 (Pb1 - x Srx) Ti O3系铁电薄膜 ,该薄膜以 LSCO/ITO复合薄膜作底电极 ,Au薄膜作顶电极 ,其制备工艺可与 Si微电子技术兼容。测试结果表明 ,其微观结构致密 ,绝缘性较好 ,电阻率可高达 1 0 1 1 Ω· cm量级 ,介电常数与热释电系数分别可达 1 0 2 及 1 0 - 2 μC/cm2 K量级。     

BiYbO_3-BaTiO_3-LiNbO_3陶瓷微结构与性能研究

研究了不同成分的BiYbO_3-BaTiO_3-LiNbO_3陶瓷的晶体结构、表面形貌与介电、铁电性能。研究结果表明,BiYbO_3-BaTiO_3-LiNbO_3预烧粉体均为纯相,烧结后试样中存在少量的Bi2O_3和Yb_2TiO_5第二相,其组织致密、多边形状晶粒中有少量细小的球状晶粒存在。0.25BY-0.7BT-0.05LN陶瓷的介电常数最大(ε_(rmax)=280),剩余极化强度相对较大,P_r=0.47μC/cm2,矫顽场强E_c=19.04kV/cm。0.1BY-0.8BT-0.1LN陶瓷的剩余极化强度最大(P_(rmax)=0.83μC/cm~2),矫顽场强E_c=17.86kV/cm。     

具有大的压电各向异性的PbTiO3陶瓷及其应用

钛酸铅(PbTiO_3)是居里温度为490℃的钙钛矿型铁电材料。预期其可成为高频段的有用的压电材料。然而用常规技术制备的纯PbTiO_3陶瓷太疏松而易碎。此外,因为其轴向比率大而使其矫顽场非常大,所以这种陶瓷很难充分地极化。 为了解决这些问题,已做了许多尝试。池上等人成功地获得了含MnO_2和La_2O_3的致密陶瓷,并在200℃下以60—80kV/cm电场极化。这些陶瓷的厚度耦合系数k_1     

0-3型(Ba1-x-ySrxPby)(Mn,Ti)O3铁电厚膜的制备与表征

铁电纳米超细粉体的合成与分散技术是成功制备0-3型铁电厚膜的关键和难点之一。采用Sol-Gel技术可制备呈球形软团聚、钙钛矿相结构完整的30nm～70nm MPBST超细粉体，以及致密无裂纹、表面光洁和铁电性能优良(Pr=3．8μC／cm^2)的0-3型铁电厚膜。通过TEM、XRD、TGA-DTA、AFM等手段分析了Sol-Gel工艺的化学机制和热演化历程，结果表明：采用以乙二醇乙醚为主要溶剂的Sol-Gel技术可降低MPBST粉体／厚膜的合成温度,提高粉体均匀性和晶相结构单一性。     

TiO_2过渡层对Bi_(3.54)Nd_(0.46)Ti_3O_(12)薄膜微观结构及电性能的影响

选取厚度为5、10和20nm的TiO2薄膜为过渡层,采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.54Nd0.46Ti3O12(BNT)铁电薄膜,研究了过渡层厚度对铁电薄膜微观结构及电学性质的影响。结果表明,加入TiO2过渡层后,BNT薄膜微观结构得到改善,εr及2Pr值大幅提高,介电损耗及漏电流密度都有降低。过渡层厚度为20nm时,BNT薄膜的εr、tanδ及2Pr值分别为325、0.025(测试频率为10kHz)和36.1×10–6C/cm2,漏电流密度为8.45×10–7A/cm2(外加电场为100×103V/cm)。     

Sr_(1-x)Ba_xBi_4Ti_4O_(15)铁电陶瓷性能研究

采用传统固相反应法制备了Sr1–xBaxBi4Ti4O15(x=0～1.0)铁电陶瓷,研究了Ba取代量对其烧结性能和介电性能的影响。结果表明,适量Ba取代促使陶瓷样品烧结温度由1240℃降至1130℃左右,tanδ降至20×10–4,体积电阻率ρv提高一个数量级,同时居里峰显著展宽,居里温度tC下降。当x=0.7时,在1130℃烧结6h获得的陶瓷样品综合介电性能较好:εr≈150,tanδ=53×10–4,ρv=1.7×109Ω·m,tC≈430℃。     

BNT陶瓷低温烧成与性能

采用复合添加BaCuO_2-CuO(以下简称BCC)、ZnO-B_2O_3-SiO_2(以下简称ZBS)等烧结助剂的方法,研究了Ba_4(Nd_(0.85)Bi_(0.15))_(28/3)Ti_(18)O_(54)陶瓷(以下简称BNT)低温烧结的烧结特性和微波介电性能。结果表明:复合添加(均为质量分数)2.5％BaCuO_2-CuO和5％ZnO-B_2O_3-SiO_2后可以在1050℃烧结成致密瓷,气孔率为5.73％,在5.6 GHz,相对个电常数ε_r为64.25,Q·f值为2026 GHz,频率温度系数τ_f为+26.4×10~(-6)℃~(-1),可望实现与Cu电极浆料低温共烧。     

掺钕钛酸铋铁电陶瓷靶的研制

用添加晶种的方法制备了掺钕钛酸铋(BNT)铁电陶瓷靶材。通过XRD及SEM研究了烧结工艺对铁电陶瓷BNT晶相结构的影响,用RT66型铁电测试仪测定铁电材料BNT的电滞回线。结果表明,采用在800℃预烧、保温2h,1100℃烧结、保温12h的烧成工艺,所得的BNT铁电陶瓷具有良好的c轴取向,具有较好电滞回线(Pr-Ec)。在应用电压为5V,测试频率为1MHz下,BNT铁电陶瓷的剩余极化强度(Pr)及矫顽场强(Ec)可分别达到2.2×10–6C/cm2和5×103V/cm。     

Pb(Zr0.3Ti0.7)O3热释电薄膜材料研究

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr0.3Ti0.7)O3+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.     

宽温区热释电陶瓷的复合烧结法与性能研究

富锆型PZT陶瓷在室温附近发生低温铁电三方相到高温铁电三方相的相变(FRL-FRH)相变并产生很大的热释电系数,相变过程中介电常数和损耗变化很小,相变温区很窄,相变温度随锆钛比的不同而不同。该文选取锆钛比为95/5和93.5/6.5的Mn掺杂PZT材料进行复合烧结,以期展宽相变温区。实验结果表明,两种初始原料1 100℃预处理后按照质量比1∶1进行复合烧结,相变温区得到了有效的展宽,在19～43℃内热释电系数p大于6.3×10-8 C/(cm2.℃),探测率优值FD大于7.7×10-5 Pa-1/2。通过对热释电、介电和铁电性能的综合研究,发现复合烧结在优化PZT陶瓷热释电性能的同时优化了其介电和铁电性能。     

CTLA陶瓷微波介电性能及烧结特性研究

采用固相反应法制备了0.65CaTiO3-0.35LaAlO3(CTLA)陶瓷,研究了CTLA陶瓷的物相组成、烧结特性及微波介电特性。结果表明,CTLA陶瓷只含有Ca0.65La0.35Al0.35Ti0.65O3主晶相,不存在第二相。烧结温度在1 380～1 450℃间,陶瓷的微波介电性能最佳,介电常数εr=44.5,频率温度系数τf≈0,品质因数与频率之积Q×f≈43 948GHz。当w(Nb2O5)=10%时能使陶瓷致密化烧结温度降到1 300℃,但微波性能变差,εr=38.3,τf=-2.8×10-6/℃,Q×f=13 260GHz。     

SrBi2Ta2O9铁电陶瓷的制备及其Ca掺杂研究

采用聚合物前驱体法制备了单一铋系层状钙钛矿相SrBi2Ta2O9粉体,研究了不同烧成温度对SrBi2Ta2O9陶瓷相结构和介电、铁电性能的影响。结果表明,随着烧成温度的升高,晶粒沿c轴择优取向趋势增强;不同烧成温度下陶瓷介电常数和损耗均随频率升高而降低,1000℃时陶瓷有最大介电常数和较小的损耗,且陶瓷有较大的剩余极化值和较小的矫顽电场,分别为3.884μC/cm2和25.37kV/cm。不同Ca掺杂量掺杂后,SrBi2Ta2O9陶瓷的介电常数、损耗和剩余极化值均显著降低。     

掺杂(Pb1－xSrx）TiO3系铁电陶瓷材料

通过掺杂 ( Pb1-x Srx) Ti O3( PST)系铁电陶瓷的制备 ,初步研究了掺杂、烧结温度、测试频率等对 PST系陶瓷材料介电性能的影响。在相同的 Pb/ Sr配比下 ,La2 O3掺杂较同样份量的 Mn O2掺杂所制得的样片的温度系数要高 ,介电损耗要小 ,而适当高的烧结温度有利于其介电性能的改善。随着测试频率的增加 ,测得的材料介电常数略有下降 ,而居里温度与温度系数基本维持不变。