BaxSr1-xTiO3前驱多层膜制备及后热处理条件的优化

用Ar 离子束多靶溅射沉积技术在单晶硅Si(100)上顺序沉积了TiO2、BaCO3、SrCO3叠层，并经后期低温扩散和高温晶化两步热处理过程制备了BaxSrl-xTiO3薄膜．用俄歇扫描电子能谱(AES)对其低温扩散效应(温度、时效、沉积顺序)进行了研究．实验结果表明：在低温段长时间保温或在中温段短时间保温都有利于各沉积组元充分扩散，扩散均匀的混合膜层经高温晶化(900℃)能形成多晶BaxSr1-xTiO3薄膜．     

Bi2-xSbxTe3温差电材料薄膜的电化学制备、表征及性能研究

采用电化学控电位沉积的方法制备了Bi_2-xSb_xTe₃温差电材料薄膜.通过ESEM、XPS、XRD、EDS等方法对电沉积薄膜的形貌、结构和组成进行了研究,并测试了在不同电位下制备的Bi_2-xSb_xTe₃薄膜的温差电性能.研究结果表明,在含有Bi³⁺、HTeO₂⁺和SbO⁺的溶液中,采用控电位沉积模式,可实现铋、锑、碲三元共沉积,生成锑掺杂的Bi₂Te₃化合物Bi_2-xSb_xTe₃.通过调节沉积电位,可控制电沉积Bi_2-xSb_xTe₃薄膜的掺杂浓度,从而影响材料的温差电性能.控制沉积电位为-0.5V条件下制备的温差电材料薄膜的塞贝克系数最大,为213μV·K^-1,其组成为Bi_0.5Sb_1.5Te₃.随着沉积电位的负移,电沉积出的Bi_2-xSb_xTe₃薄膜的结晶状态将逐渐由等轴晶转变为树枝晶.研究证明,电沉积方法可以制备出性能优异的薄膜温差电材料.     

BST类铁电薄膜低温外延层状生长研究

利用激光分子束外延技术(LMBE)在SrTiO₃(100)单晶基片上外延生长SrTiO₃(STO)、BaTiO₃(BTO)、Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST)铁电薄膜.通过反射高能电子衍射(RHEED)实时监测薄膜生长,并结合原子力显微镜(AFM)分析薄膜的生长模式,根据RHEED衍射强度振荡曲线及衍射图样的变化确定动态和静态控制最低晶化温度,发现STO、BTO、BST三种铁电薄膜可以分别在280、330、340℃的低温下实现外延层状生长.     

湿化学法ANNT纳米前驱体的反应机理与微观分析

利用柠檬酸盐法制备了(Ag_1-xNa_x)(Nb_1-xTa_x)O₃(简称ANNT)纳米粉体材料,通过TEM分析可观察到其颗粒度<50nm,且团聚较小.论文对柠檬酸盐法的反应机理进行了深入地探讨,分析了不同烧结温度下的显微结构变化,证实ANNT系统可在1040-1060℃范围内致密化.XRD分析结果表明系统中所生成的主晶相为ANNT.     

Bridgman法生长的MnxCd1-xIn2Te4晶体相形成规律和物理性能研究

采用Bridgman法生长了x为0.1,0.22和0.4的四元稀磁半导体化合物Mn_xCd_1-xIn₂Te₄晶体.研究了三根晶体中相的形貌、结构、成分和Mn_0.1Cd_0.9In₂Te₄晶体中各组元沿轴向和径向的成分分布.晶体生长初始端的组织为α+β+β₁,随着生长的进行,形成β相的单相区.在晶锭末端,形成In₂Te₃类面心立方结构化合物.组分x增大后,Mn_xCd_1-xIn₂Te₄晶体的吸收边向短波方向移动,禁带宽度则线性增大.磁化率测量结果表明:晶体在高温区的x^-1-T曲线服从居里-外斯定律,在低温区(<50K)则表现出顺磁增强现象.     

顺电态下掺铝钛酸锶钡陶瓷微结构和介电调谐性能

用传统的电子陶瓷工艺合成Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST),研究Al₂O₃掺杂对钛酸锶钡陶瓷微结构、介电及调谐性能的影响.通过XRD及SEM的研究表明,Al³⁺能够完全的进入到Ba_0.6Sr_0.4TiO₃晶格内部形成固溶体,同时陶瓷的结晶程度变好,颗粒大而均匀.陶瓷的介电损耗明显减小,介电常数有所降低,调谐率明显上升,其中,掺杂量为0.8wt％Al₂O₃时,陶瓷样品具有最佳的介电调谐性能.     

B位异价离子(Al,Cr)置换对Li3xLa2/3-xTiO3离子电导率的影响

研究了B位Al,Cr异价离子置换对Li_3xLa_2/3-xTiO₃(x=0.13)离子电导率的影响。结果表明:用适量离子半径较小的Al³⁺(0.535A)置换Ti⁴⁺(0.605A)可有效地提高其离子电导率,当B位铝离子的置换量为y=0.02时,组分为(Li_0.39La_0.54)_1+y/2Al_yTi_1-yO₃的材料其室温下的体离子电导率σ_b=(1.58±0.01)×10^-3S·cm^-1,这一结果是迄今为止钙钛矿锂离子导体材料文献报道的最好水平。然而,分析结果表明,离子电导率的提高难以用锂离子迁移“瓶颈”尺寸的变化,TiO₆八面体张缩能力及A位阳离子和空位的有序性来解释,因B位异价离子置换而引发的Li⁺离子键强度的变化被认为是导致锂离子电导率提高的原因。     

F-离子对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化的影响

采用差热分析(DTA),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM等分析手段研究了F-离子对Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃形核和晶化的影响.结果发现,引入F^-离子使得玻璃的析晶峰值温度降低,玻璃的析晶活化能E降低,晶化指数n加大.引入F^-离子后,一方面促进了玻璃析晶和晶化,Li_xAl_xSi_1-xO₂固溶体析出以及Li_xAl_xSi_1-xO₂固溶体向β-锂辉石固溶体转变加快,晶化后的晶粒尺寸加大,析晶活化能E,晶化指数n与扫描电镜(SEM)分析一致.表明F-离子促进了玻璃晶化和离子扩散.     

宽温度稳定Ba0.80Sr0.20TiO3/Pb0.82La0.12TiO3复合厚膜的低温制备研究

利用溶胶-凝胶法合成了两种不同居里温度的Ba_0.80Sr_0.20TiO₃(BST-80)和Pb_0.82La_0.12TiO₃(PLT-12)铁电陶瓷微粉.以陶瓷微粉,低熔点玻璃粉末PbO-B₂O₃等混合配制浆料,应用丝网印刷法在ITO石英玻璃基板上制备厚膜,并在550-750℃温度下于密封的石英套管中烧结致密化,成功的在750℃低温下制备出BST-80和PLT-82晶相稳定共存的复合厚膜.厚膜的相关性能通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、阻抗仪(LCR)等手段进行测试.结果表明,厚膜的形成主要通过750℃下PbO-B₂O₂玻璃相的浸润及均匀包裹到颗粒表面并经颗粒在玻璃相中一定的液相传质过程而致密化;通过控制玻璃相的包裹及控制颗粒的扩散实现颗粒相的稳定共存.厚膜中PLT-82晶相的晶格受Pb²⁺离子扩散进入玻璃相而略有缩小.这种复合厚膜的介电常数在较宽的温度范围0-300℃间的变化率<18％,具有较高的温度稳定性.     

交替中间热处理BST薄膜介电性能研究

用溶胶凝胶(Sol-Gel)法制备了三种钛酸锶钡(Ba_0.6Sr_0.4TiO₃, BST)薄膜：常规的四层薄膜, 在逐层制备过程中,对首层薄膜进行中间热处理(Preheat-treatment, PT)的四层薄膜及间隔或交替地对奇数层薄膜进行中间热处理（称为交替中间热处理(Alternate-preheat-treatment, APT)）的八层薄膜. 用XPS研究薄膜表面成分化学态, 用SEM和AFM观察表面形貌及晶化, 并进行了介电性能测试. 结果表明, 常规薄膜介电性能差; 经PT, 薄膜裂纹和缩孔显著减少,形貌明显改善,表面非钙钛矿结构显著减少, 介电性能明显提高; 经APT, 薄膜形貌进一步改善,平均晶粒大小约30nm,非钙钛矿结构进一步减少, 介电损耗明显降低,介电稳定性和介电强度大幅度提高. APT为制备退火温度低及结构均匀致密的纳米晶BST薄膜提供了新方法, 可满足低频实用要求. 退火温度对薄膜厚度的影响也进行了讨论.     

Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的制备、结构及性能研究

研究了一种以乙二醇为稳定剂的新的ＢＳＴ前驱液,用ｓｏｌ－ｇｅｌ法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ_２／Ｓｉ（１００）基底上成功地制备出具有优良电学性能的Ｂａ_０．７Ｓｒ_０．３　ＴｉＯ_３薄膜．乙二醇的加入有效地增加了前驱液的稳定性,并降低薄膜的结晶温度．利用ＸＲＤ、ＤＴＡ等技术分析了凝胶热处理过程中相变化情况及薄膜厚度与成相的关系．厚度 ２００ｎｍ,Ｏ_２气氛中 ７００℃处理 １５ｍｉｎ后的 ＢＳＴ薄膜具有良好的介电性能,１００ｋＨｚ时介电常数ε＞４００,介电损耗 Ｄ＜０．０２;Ｐ—Ｅ电滞回线说明薄膜具有良好的铁电性能,剩余极化只约为１．４μＣ／ｃｍ^２,矫顽场强 Ｅ_ｃ约为 ４８ｋＶ／ｃｍ．     

溶胶-凝胶法PLT薄膜的形成与热处理温度关系研究

利用溶胶－凝胶法合成了透明溶胶和白色稳定乳浊液两种前驱体,通过Ｄｉｐ－ｃｏａｔｉｎｇ方法分别利用掺入及不掺入同配方的晶体微粉的这两种前驱体制备了Ｐｈ_０．９Ｌａ_０．１５ＴｉＯ_３ 薄膜,并通过 Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）;扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和介电常数测试等手段进行了形成特性研究和比较．结果显示,利用白色乳浊液前驱体制备的Ｐｂ_０．９　Ｌa_０．１５ＴｉＯ_３ 薄膜,其最初形成钙钛矿相的温度比利用透明溶胶制备的同样薄膜的温度降低约４０～５０℃;利用透明溶胶前驱体制备的Ｐｂ_０．９Ｌａ_０．１５ＴｉＯ_３薄膜在热处理温度高到约５７５℃时,钙钛矿相的晶格常数相应下降;约在５２５℃热处理时,薄膜居里温度出现在室温附近;较高的热处理温度时,薄膜中形成的钙钛矿相中Ｌａ的固溶度相对较小,反之则Ｌａ的固溶度较高．     

中低温烧结的温度稳定型Ba1-xCdxTiO3介电材料

温度稳定型钛酸钡基介电材料具有良好的性能,然而做为MLCs瓷料时,烧结温度偏高.用固溶体Ba_1-xCd_xTiO₃替代BaTiO₃做为基料,可以有效地降低烧结温度,制备符合X7R标准的MLCs瓷料,获得较高的室温介电常数.     

改进Sol-Gel法制备Y掺杂BST薄膜表面结构及介电性能研究

通过在溶胶前驱液中添加聚乙烯吡咯烷酮和在底电极Pt上形成界面仔晶层,对溶胶凝胶(Sol-Gel)法进行了改进,并以此在Pt/Ti/SiO₂/Si上制备了钇(Y)掺杂和非掺杂的Ba_0.6Sr_0.4TiO₃ (BST)薄膜,研究了薄膜的表面结构和介电调谐性能. X射线光电子能谱表明,BST薄膜表面元素都以两种或三种化学态出现,一种对应钙钛矿结构,其余的对应非钙钛矿结构. 和非掺杂相比,除了Ti2p外,Y掺杂对Ba3d、Sr3d和O1s具有明显的影响,Ba、Sr和O原子在非钙钛矿结构中的含量分别由41%、33%和51%减少到26%、29%和40%. 扫描电镜和原子力显微镜表明,Y掺杂BST薄膜光滑致密、无裂纹和无缩孔. 40V偏压和100kHz频率下的电压－电容曲线表明,Y掺杂提高了薄膜的介电调谐性能,调谐率大于43%、损耗0.0216及优化因子20. 对Y掺杂改性机理也进行了讨论.     

PTCR陶瓷中的电阻率反常现象

本文叙述了在50kHz以上高频域内,发现钛酸例基PTCR陶瓷材料Ba_0.93Sr_0.03Ca_0.04TiO₃＋xmolY₂O₃＋1wt％AST的高频电阻-温度特性曲线呈现负突变的反常现象．对于这一反常现象,本文用PTCR陶瓷的晶粒-晶界二层电介质模型分析了不同频率下的电学等效电路,从而解释了上述现象．利用上述等效电路,还解释了该材料在100Hz至5MHz的频率范围内有效介电系数温度谱随频率增加而出现峰分裂的现象,以及电容损耗温度谱随频率变化的原因．     

Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷材料的制备及介电特性研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ba_0.65Sr_0.35TiO₃粉体,并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结,研究分析了样品的介电特性,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能比较.实验结果表明,获得的Ba_0.65Sr_0.35TiO₃粉体颗粒较细,其合成温度和烧结成瓷温度都较传统工艺有大幅度降低,分别为900和1310℃;可以获得晶粒尺寸在1μm以内的陶瓷;随晶粒的减小,材料的相对介电常数变化不大,而介电损耗大大降低.