正电子湮没研究Al、Nb共掺CaCu3Ti4O12陶瓷高介电常数机理

关于CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的高介电常数机理，目前广泛接受的是非本征的内阻挡层电容模型。该模型认为在多晶中元素变价、缺陷和非化学计量比等导致的半导化晶粒被绝缘晶界层，即内阻挡层所包围。其中内阻挡层的厚度对材料的介电性能影响较大，而扫描电子显微镜（SEM）测试表明样品晶界呈稀烂的果酱状，SEM难以测量晶界区域绝缘内阻挡层厚度。本文采用正电子湮没技术表征其厚度，通过对CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷共掺不同浓度的Al、Nb（CaCu₃Ti_4-xAl_0.5xNb_0.5xO₁₂，x=0.2%、0.5%、5.0%）改变其晶粒和晶界的微观结构，研究CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷高介电常数机理。正电子湮没结果显示，掺杂样品符合多普勒展宽谱S参数的变化趋势与平均寿命的变化趋势一致。x=0.5%掺杂样品的介电常数最高，其平均寿命、S参数和湮没长寿命成分均最小，阻挡层最薄。实验结果验证了描述CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷高介电常数机理的内阻挡层电容模型的预测。     

溶胶—凝胶法制备掺镧钛酸铋铁电薄膜

利用溶胶-凝胶法在Si（100）及Pt/Ti/Si（100）衬底上制备了Bi3.5La0.5Ti3O12(BLT-5）铁电薄膜,研究了在不同退火条件下BLT-5薄膜的结晶性能。经650℃、30min退火处理的BLT-5铁电薄膜的矫顽场Et=67kV/cm,剩余极化强度Pt=11.2μC/cm∧2,BLT-5铁电薄膜呈现较好的抗疲劳特性,可望用于制备高容量铁电随机存取存储器。     

(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3/LaNiO3薄膜的射频磁控溅射制备和性能研究

采用射频磁控溅射技术,以LaNiO3(LNO)作为过渡层,在SiO2/Si(100)、Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上分别获得了(100)、(110)取向的(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3(PLT)铁电薄膜.研究了LNO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)和LNO/SiO2/Si(100)基底对PLT薄膜微结构和铁电性能的影响.实验结果表明,与在LNO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上沉积的(110)取向的PLT薄膜相比较,在LNO/SiO2/Si(100)基底上沉积的高度(100)取向的PLT薄膜具有更好的微结构和更高的剩余极化强度,其2Pr为40.4μC/cm2.     

PbTiO3薄膜生长的Monte Carlo模拟Ⅱ:模拟结果与讨论

根据本文作者提出的基于Monte Carlo方法模拟多元氧化物薄膜生长的三维模型及模拟算法（详见另文）,编制了模拟软件,并以PbTiO3薄膜为例模拟了多元氧化物薄膜生长初期的表面形貌.模拟中选定两个输入参数为沉积速率和沉积温度,并根据相关研究报道的实验条件,分别取沉积速率处于0.1～0.001nm/s之间,沉积温度处于800～1000K之间.模拟结果表明,在薄膜生长的初始阶段,沉积速率和沉积温度对薄膜形貌的影响很大,随着沉积速率的降低和沉积温度的升高,初始凝聚岛的面积增大,总的岛的数目减小;在较低的沉积速率和较高的沉积温度条件下更容易得到薄膜的层状生长.     

The First-Principle Calculation of La-doping Effect on Piezoelectricity in Tetragonal KNN Crystal

The La-dopping effect on the piezoelectricity in the K0.5Na0.5NbO3 (KNN) crystal with a tetragonal phase is investigated for the first time using the first-principle calculation based on density functional theory. The full potentiallinearized augumented plane wave plus local orbitals (APW-LO) method and the supercell method are used in the calculation for the KNN crystal with and without the La doping. The results show that the piezoelectricity originates from the strong hybridization between the Nb atom and the O atom, and the substitution of the K or Na atom by the La impurity atom introduces the anisotropic relaxation and enhances the piezoelectricity at first and then restrains the hybridization of the Nb-O atoms when the La doping content further increases.     

锂掺杂BNKT无铅压电陶瓷的制备与电学性能

采用传统电子陶瓷工艺制备了无铅压电陶瓷Bi0.5(Na0.825K0.175)0.5TiO3+x%Li2CO3(x=0～10,质量分数),利用X线衍射(XRD)和扫描电镜等测试技术分析表征了该体系陶瓷的结构、介电与压电性能。结果表明,Li的添加改善了该体系陶瓷的烧结性能,烧结温度明显降低,弛豫程度增强;XRD结果表明,x<5.0时,陶瓷具有单一钙钛矿结构。Li的引入改善了该体系的电学性能,室温下该体系的压电常数d33可达174 pC/N,平面机电耦合系数kp达到29.7%。掺Li后,该陶瓷的去极化温度(Td)有所提高,其中当锂的质量分数增至1.0时,该陶瓷的Td高达180℃。     

氧化物异质外延薄膜生长的计算机模拟

利用Monte Carlo方法分别模拟了在SrTiO3基底上沉积MgO薄膜和在MgO基底上沉积SrTiO3薄膜.模拟中,选取与实验中薄膜生长相近的参数条件,引入了新的参数扩散势垒,得到了在晶格正失配(张应力)和负失配(压应力)下薄膜生长的形貌图以及薄膜粗糙度的变化曲线图,分析了张应力和压应力对薄膜生长形貌的影响.模拟结果与文献报道的外延薄膜生长模式的实验观察结果一致.     

钴掺杂氧化锰超级电容器的制备及其性能研究

用阴极还原二价锰和二价钴的方法在碳纤维上共沉积了Mn(OH)2和Co(OH)2前驱物,通过干燥和热处理过程制备了钴掺杂的氧化锰(CMO)。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)对CMO电极的形貌、结构和元素状态进行表征,用电化学工作站研究了电极材料的电化学性能。结果显示,由于钴原子进入氧化锰晶胞中,增加氧化锰的面间距,改善了氧化锰的电化学性能。     

KNN/PVDF纳米复合膜的制备及介电性能研究

采用聚合物前驱体法合成了K0.5Na0.5Nb O3(KNN)纳米粉体。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明,制备出的KNN粉体为单一的纯钙钛矿结构,并且其晶粒尺寸在15~25 nm之间。采用溶液混合法制备了KNN/聚偏氟乙烯(KNN/PVDF)纳米复合膜,研究了KNN纳米粉体的含量对复合膜微观形貌和介电性能的影响。结果表明,KNN纳米粉体均匀地分散在聚偏氟乙烯(PVDF)基体中,KNN/PVDF复合膜材料的介电常数和介电损耗均随着KNN含量的增加而增加。在1 k Hz下,当KNN质量分数为20%时,复合膜的介电性能较为优越,其介电常数为29.9,介电损耗为0.053。     

PbTiO3薄膜生长的Monte Carlo模拟Ⅰ:模型与算法

提出了一种基于Monte Carlo方法的模拟多元氧化物薄膜生长的三维模型及模拟算法,并以模拟PbTiO3薄膜的生长为例加以说明.模拟中使用的晶格空间基本单元为立方体,单个的ABO3结构晶胞简化为2×2×2个立方体,并采用周期性边界条件;Monte Carlo事件由沉积事件,扩散事件和脱附事件组成;根据PbTiO3的组成确定沉积原子的种类和比例,即根据Pb∶Ti∶O为1∶1∶3的比例借助一随机数随机选择原子的种类;原子扩散能力与扩散激活能相关,单个原子的扩散步数由沉积速率与实际扩散时间决定;激活能采用库仑势计算,其大小不仅与原子周围的架构相关,而且与架构中原子的种类相关.有关模拟结果将在另文中给出.