不同气氛下退火的ZnO/Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)界面深度剖析（英文）

采用溶胶-凝胶法制备了Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)(BLT)铁电薄膜,并分别于Ar、O_2和空气中退火。同时,制备了BLT/ZnO(8nm)结构,并采用X射线光电子能谱深度剖析技术对界面的化学状态进行了分析。结果显示:BLT薄膜中的Bi扩散到了ZnO层中,ZnO层中的Zn也进入到BLT薄膜内部。同时,退火气氛中氧气的含量越多,Bi-O及Ti-O键将变得更为稳定。这一结果有助于对提升以半导体为沟道的铁电栅场效应晶体管的性能起到指导作用。     

退火温度和匀胶速率对SrBi_(3.88)Nd_(0.12)Ti_4O_(15)薄膜铁电性能的影响

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/ SiO_2/ Si基片上制备了SrBi_3.88 Nd_0.12 Ti_4O_(15)铁电薄膜材料,研究了退火温度和匀胶速率对铁电薄膜材料结构、铁电性能的影响.退火温度为750 ℃、匀胶速率为3000 r/min薄膜样品为纯的铋层状钙钛矿结构且没有其它杂相出现,a轴取向的晶粒较多,铁电性能较好,剩余极化强度和矫顽场分别为2P_r=26.7 μC/cm~2、2E_c=80 kV/cm.     

(1-y)Ba(Zr_(0.1)Ti_(0.9)O_3-yBa(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的介电性能及弛豫铁电行为（英文）

采用传统固相法制备(1-y)Ba(Zr_(0.1))Ti_(0.9))O_3-yBa(Zn_(1/3))Nb_(2/3))O_3 (y=0～0.05)陶瓷,利用XRD、SEM、电参数测试系统以及铁电测试仪研究其显微结构、介电性能及铁电行为。结果表明:随着y增大至0.05,该锆钛酸钡基陶瓷始终为单相钙钛矿结构,其平均晶粒尺寸随y的增大而减小。介电常数最大值ε_(r,max)在1 kHz下随y增大从8948显著降低至1611,且其铁电-顺电相变温度T_m亦随y增大从93℃降低至-89℃。该陶瓷成分诱导弥散相变随y增大而逐渐增强。高y取值下陶瓷表现出以T_m及铁电温区介电常数的强烈频率色散及弥散相变为典型特征的弛豫铁电行为。该陶瓷体系的剩余极化强度随y增大而降低,而矫顽场则在显著降低后有所提高。     

溶胶-凝胶法制备Sr_2Bi_5FeTi5_O_(21)铁电陶瓷及其性能研究

用溶胶-凝胶法制备出Sr_2Bi_5FeTi5O_(21)(SBFTi)铁电陶瓷,用FT-IR和DSC-TG分析前驱体凝胶和粉体随温度的变化。结果表明。SBFTi陶瓷的合成温度在721℃左右,粉体的预烧温度为600℃。XRD结果表明烧结后的陶瓷样品呈现钙钛矿结构,由于BiFeO_3(BFO)的加入使SBFTi与Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)(SBTi)相比发生晶格畸变,晶面间距增大。SBFTi陶瓷样品铁电性能较好,在125 kV/cm电场强度下剩余极化强度2Pr和矫顽场强2Ec分别为20.5μC/cm~2和128kV/cm,其铁电性能优于SBTi铁电陶瓷。     

锆钛比对锆钛酸铅镧反铁电厚膜结构和储能行为的影响

采用溶胶-凝胶法在LaNiO_3/Si(100)底电极上成功制备了Zr/Ti摩尔比不同的Pb_(0.88)La_(0.08)(Zr)xTi_(1-x))O_3(x=0.30,0.55,0.80)的厚膜,研究了Zr/Ti摩尔比对PLZT反铁电厚膜的结构与储能行为的影响。结果表明:Zr/Ti摩尔比对PLZT反铁电厚膜的结构无太大影响;随着锆钛比中锆含量的增加,储能密度和储能效率呈现逐渐增加的趋势,其中PLZT(8/80/20)厚膜在电场强度为1400kV/cm时储能密度达到最大,为23.8J/cm~3,储能效率高达60.0%。     

Sm掺杂对Ca_(0.4)Sr_(0.6)Bi_4Ti_4O_(15)铁电薄膜性能的影响

利用溶胶凝胶工艺在Pt/TiO_2 /SiO_2 /Si衬底上制备了Ca_0.4Sr_0.6Sm_xBi_4-xTi_4O_(15)铁电薄膜.研究了不同钐掺量对薄膜的显微结构、晶粒取向及铁电性能的影响.结果表明:钐掺杂对钙锶铋钛铁电薄膜既有抑制氧空位所导致的畴钉扎作用,也有抑制晶粒生长发育的作用.当钐掺量x=0.05时薄膜样品晶粒发育较良好,沿a轴择优取向,I_((200))/I_((119))=0.869;样品铁电性能优良,剩余极化强度P_r=10.2 μC/cm~2,矫顽场强度E_c=120 kV/cm.     

Er~(3+)-Tm~(3+)-Yb~(3+)掺杂Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的上转换白色荧光和铁电性能

通过化学溶液沉积法制备了Er~(3+)-Tm~(3+)-Yb~(3+)共掺杂的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜,并研究了薄膜的上转换荧光和铁电性能.在980 nm红外光的激发下,薄膜的室温发射光谱在可见光区域显示岀4个发射带,分别是峰值为478 nm的蓝光发射带,对应Tm~(3+)的~1G_4→~3H_6能级跃迁;峰值为527和548 nm的绿光发射带,对应Er~(3+)的~2H_(11/2)→~4I_(15/2)和~4S1/2→~4I_(15/2)能级跃迁;峰值为657 nm的红光发射带,由Er~(3+)的~4F_(9/2)→~4I_(15/2)和Tm~(3-)的~1G_4→~3F_4能级跃迁产生的发射带复合而成.荧光的颜色可以通过改变Er~(3-),Tm~(3+),Yb~(3+)离子的掺杂浓度加以调节.在固定Tm~(3+),Yb~(3-)浓度的Bi_(3.59-x)Er_xTm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12)(BEr,TYT)薄膜中,随着Er~(3+)浓度的增加,红、蓝光和绿、蓝光的强度比均增加,Er~(3+)离子的淬灭浓度为1.75‰(摩尔分数,下同);在固定Er~(3+),Yb~(3+)浓度的Bi_(3.593-y)Er_(0.007)Tm_yYb_(0.4)Ti_1O_(12)(BETm_yYT]薄膜中,随着Tm~(3+)浓度的增加,绿、蓝光和红、蓝光的强度比均降低,Tm~(3+)的淬灭浓度为2.5‰;在固定Er~(3-),Tm~(3+)浓度的Bi_(3.98-x)Er_(0.01)Tm_(0.01)Yb,Ti_3O_(12)(BETYb,T)薄膜中,随着Yb~(3+)浓度的增加,蓝、绿光和红、绿光的强度比均增加,Yb~(3-)对Er~(3-)发射的荧光淬灭浓度小于5%,而对Tm~(3-)发射的荧光淬灭浓度大于18%.Bi_(3.5#15)Er_(0.0045)Tm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12)薄膜上转换荧光值为(0.31,0.34),最接近标准白光的色度坐标(0.33,0.33).在不同功率的红外激光激发下,薄膜荧光的色度坐标变化幅度很小,说明薄膜具有较好的颜色稳定性.通过分析薄膜荧光的上转换机制,从Er~(3+)向Tm~(3-)有明显的能量传递发生,使光谱中红、绿、蓝光的相对强度和稀土离子的淬灭浓度发生明显变化.薄膜的铁电性能测试表有,当Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)掺杂的总浓度约为10%时(Bi_(3.5815)Er_(0.0085)Tm_(0.01)Yb_(0.4)Ti_3O_(12),薄膜的铁电剩余极化强度达到最大值,为27.8μC/cm~2.     

V掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)层状结构铁电陶瓷电性能的影响

用高温固相烧结法制备了V~(5+)掺杂的Bi_3.25La_0.75Ti_3O_(12)(BLT)层状结构铁电陶瓷.利用XRD对Bi_3.25La_0.75Ti_(3-x)VxO_(12+x/2)(BLTV-x)材料结构进行了晶相分析,结果表明所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构.样品的介电常数温度谱显示:V~(5+)掺杂提高了材料的介电常数,x=0.03时介电常数最大,但样品的居里温度并没有发生大的变化.样品的介电损耗谱表明:由于V~(5+)掺入,由氧空位引起的样品介电损耗被极大的压制,在x=0.06时损耗最小.通过对材料的直流电导与温度关系的Arrhenius拟合,分析了样品的导电机理,结果显示V~(5+)的掺杂大大降低了材料中氧空位的浓度,使得陶瓷样品的电性能得到了很好的改善.     

基于MEMS超级电容器的高介电常数CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜制备及电学特性

相对于电化学超级电容器,静电式电容器具有更高的功率密度和可靠性,但能量密度过低。本研究提出制备基于高介电常数薄膜CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)的高能量密度MEMS静电式超级电容器。首先,以硅片为基底,通过溶胶-凝胶法在不同烧结温度700、800、900℃下制备CCTO薄膜,分别采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜的形貌、组分和结晶状况进行表征,发现在800℃烧结温度下CCTO薄膜结晶状况最佳。然后,利用金属-绝缘层-半导体结构测试其电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)特性,计算得到薄膜的最大阈值电压和能量密度分别为47 V和3.2 J/cm~3。同时,首次对高介电常数介质膜中存在的介质充电现象进行了研究,并分析了介质充电对静电式超级电容器性能的影响。     

烧结温度对Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)铁电陶瓷性能的影响

用固相合成方法制备了Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)铁电陶瓷,研究了烧结温度对Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)铁电陶瓷相结构、显微结构、铁电性能和介电性能的影响,分析了相关机理.结果表明,在1150C℃进行烧结,样品晶粒发育完全,晶粒α轴择优取向,铁电性能优良,剩余极化强度2P,达到15.3μC/cm2、矫顽场强2E_c为103kV/cm;在100kHz～1MHz频率范围内,介电常数为176～168,介电损耗为0.027～0.025,具有较好的频率稳定性.     

基于第一性原理的石榴石型Li_7La_3Zr_2O_(12)固态电解质的设计与合成（英文）

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法计算了四方相和立方相中2种不同的Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)固体电解质材料的能带结构,晶格参数,态密度和成键特性。基于理论计算结果,通过电子结构特性解释了四面体相的离子电导率低于立方相的离子电导率的原因。基于LLZO的第一性原理计算,设计了2种晶体结构的LLZO材料,并通过高温固相法制备并分析了不同烧结时间的LLZO颗粒的性能。探索了合成工艺参数对Li_7La_3Zr_2O_(12)性能的影响。立方晶Li_7La_3Zr_2O_(12)(C-LLZO)的平均晶格大小为a=b=c=1.302 246 nm,而四方Li_7La_3Zr_2O_(12)(T-LLZO)的平均晶格大小为a=b=1.313 064 nm,c=1.266 024 nm。在1000℃下烧结12 h的C-LLZO为纯立方相,在室温(25℃)下最大离子电导率为9.8×10-5 S·cm-1。T-LLZO在室温(25℃)下的离子电导率为5.96×10-8 S·cm-1,在800℃下烧结6 h具有纯的四方相结构,与计算结果基本吻合。     

利用固相反应法制备的石榴石结构的Li_7La_3Zr_2O_(12)粉体的形成机制（英文）

利用XRD和DTA/TG系统地研究了石榴石结构的Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)的形成机制,所用原料为LiOH·H_2O。研究发现,LLZO是通过以下化学反应形成的:7Li_2O+3La_2O_3+4ZrO_2=2Li_7La_3Zr_2O_(12)。XRD结果表明,LLZO大约在680℃开始生成,这与DTA/TG曲线上的放热峰比较吻合,这个放热峰是由LLZO相生成引起的。LLZO相在比较宽的温度范围内(720~1000℃)能稳定存在。然而,当温度高于1000℃,由于锂元素的严重挥发缺失,LLZO是不稳定的,会分解为焦绿石相的La_2Zr_2O_7。随着煅烧温度的升高,分解产物的量越来越多,LLZO逐渐减少。当反应混合物在较低的煅烧温度时,所生成的物质经鉴定是镧的化合物,这是因为La_2O_3非常容易吸收水汽和CO_2,LLZO粉末在800℃利用固相反应法合成。经研究发现,LLZO晶体属于四方晶系。由扫描电镜观测显示,所制备的LLZO粉末是纳米尺度的。     

0.8PbTiO3-0.2Bi(Mg0.5Ti0.5)O3铁电薄膜90°分步畴转与温度效应

通过压电力显微镜对溶胶凝胶法制备的0.8PbTiO_3-0.2Bi(Mg_(0.5)Ti_(0.5))O_3铁电薄膜电畴结构进行研究。结果表明,薄膜中铁电相为主相,面内极化的a畴和离面极化的c畴同时存在于铁电纳米晶粒中。在针尖极化电场的作用下,薄膜晶粒内的电畴取向发生变化,180°电畴翻转分为两步90°畴转实现,最终完成c-a-c的电畴转变。温度的变化影响畴转的过程,温度越高越有利于畴转,这与有效电场的增大有关。     

Temperature-stable dielectric properties from 100 to 375℃ in system (K_(0.495)Na_(0.495)La_(0.01))(Nb_(0.997)Cu_(0.0075))O_3-Bi(Mg_(0.5)Zr_(0.5))O_3

(1-x)(K_(0.495)Na_(0.495)La_(0.01))(Nb_(0.997)Cu_(0.0075))O_3-xBi(Mg_(0.5)Zr_(0.5))O_3(abbreviated as KNLNC-xBMZ) ceramics were designed and prepared.The phase transition,microstructure and electrical properties of the ceramics were investigated.The phase structures of the ceramics transform from orthorhombic to pseudocubic phases and the grain sizes decrease gradually with BMZ content(x) increasing.Additionally,BMZ additions can significantly enhance the dielectric temperature stability and decrease the dielectric loss of ceramics over a relatively broad temperature range.KNLNC-0.02 BMZ ceramics exhibit high dielectric permittivity(ε_r=1542) and small variation(Δε_r/ε_(r150℃)≤±15%)in dielectric permittivity from 100 to 375℃,and low dielectric loss(tanδ≤2%) in the temperature range of 100-350℃,which suggests that this ceramic is a candidate for high-temperature capacitor application.     

静电纺丝法制备锆钛酸钡钙纳米线及其压电性能EI北大核心CSCD

采用静电纺丝法制备无铅压电陶瓷0.5Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_(3)-0.5(Ba_(0.7)_Ca_(0.3))TiO_(3)(BCZT)纳米线,重点研究制备工艺优化和纳米线的压电性能。首先探索稳定性优异的BCZT溶胶配置方法,再利用静电纺丝法制备BCZT纳米线,研究静电纺丝参数和热处理条件对BCZT纳米线形貌和结晶性的影响。结果表明:最佳的静电纺丝工艺参数为环境温度40℃、环境湿度50%RH、施加电压15 kV、供液速度1.00 mL/h、滚筒收集转速800 r/min、接收距离15 cm。经过(120℃,12 h)的烘干处理以及(900℃,1 h)的退火处理,可以获得纯钙钛矿相、结晶性好、长径比大的BCZT纳米线。利用压电力显微镜分析该纳米线的压电响应,证实其具有多畴结构和明显的极化反转行为。     

Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3纳米粉的合成及其钙钛矿结构的稳定性（英文）

采用溶胶-凝胶技术合成了Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3纳米粉,并探讨了煅烧温度对PZT(95/5)钙钛矿相结构稳定性的影响。据TGA-DSC的实验结果,确定了干凝胶粉的煅烧温度范围为550~750℃。XRD实验结果表明,随着煅烧温度的升高,粉体主晶相的强度逐渐升高,杂质相的峰高逐渐减弱直至消失。当在750℃煅烧时,粉体结构为单一的钙钛矿相。利用SEM观察发现,随着煅烧温度的升高,所合成的粉体粒度逐渐变小、均匀。当在750℃煅烧时,单一钙钛矿结构的粉体的平均粒度为100 nm。     

紫外光辐照Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12)薄膜制备工艺

以Pt(111)/Ti/SiO_2/Si为基片,采用溶胶凝胶法,通过紫外光辐照钕掺杂钛酸铋(Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12), x=0.25, 0.75)胶体,分别采用电泳沉积和甩胶沉积制备薄膜,并对比了制备的薄膜质量.通过差热-热重分析(DSC-TG)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等技术手段对Sol-Gel法制备的BNT薄膜进行了表征.研究结果表明,经紫外光辐照和电泳沉积制备的Bi_(4-x)Nd_xTi_3O_(12) (x=0.25, 0.75) 薄膜于300 ℃煅烧有机物,500 ℃随炉热处理,可得到均匀致密且(117)择优取向的钙钛矿相BNT薄膜.     

Sr_2Bi_5FeTi_5O_(21)陶瓷的介电性能研究

采用溶胶凝胶法制备了Sr_2Bi_5Fe Ti_5O_(21)(SBFTi)陶瓷,测试了SBFTi陶瓷室温~500℃范围内的介温谱、交流阻抗以及交流电导率,对其进行了分析。结果表明:SBFTi陶瓷的介电常数比Sr_2Bi_4Ti_5O_(18)高,频率稳定性好,具有弥散型铁电体的特征;SBFTi陶瓷的电学结构比较均匀,宏观电阻具有负温度系数特征并主要来源于晶粒的作用;在200~480℃温度范围内,SBFTi陶瓷的电导激活能为0.6 e V,氧空位为SBFTi陶瓷的主要载流子。     

烧结温度对Sr_2Bi_5FeTi_5O_(21)铁电陶瓷性能的影响

用溶胶-凝胶法制备出Sr_2Bi_5FeTi_5O_(21)(简称SBFTi)铁电陶瓷,研究了烧结温度对SBFTi铁电陶瓷的相结构、微观形貌、铁电性能和介电性能的影响。结果表明,在1090℃下烧结的铁电陶瓷样品是以SBTi晶相为主的钙钛矿结构,a轴择优取向度较高;晶粒发育完全,球形晶粒与片层状晶粒融合较好;铁电性能较好,其剩余极化强度2Pr达到了20.5μC/cm~2、矫顽场2Ec为128 kV/cm;在0.02 Hz~1 MHz频率范围内,其介电常数为147~164,介电损耗为0.012~0.030,具有较好的频率稳定性。     

烧结工艺对0.95(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.05Ba(Zr_(0.05)Ti_(0.95))O_3无铅陶瓷组织和电性能的影响

采用两步烧结法制备了0.95(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3-0.05Ba(Zr_(0.05)Ti_(0.95))O_3无铅压电陶瓷,并研究了烧结工艺对陶瓷微观结构和电学性能的影响。结果表明,0.95KNN-0.05BZT可以在较宽的温度区间内使用两步烧结法制备,并且提高第一步烧结的温度以及延长第二步的保温时间可以改善0.95KNN-0.05BZT陶瓷的密度、压电性能和介电性能的作用。最佳工艺参数为1 190℃/10 min/1 050℃/15 h,其性能如下d_(33)=136.7 pC/N、k_p=50%、εr=1698和tanδ=0.023。