衬底温度对Zn0.85 Mg0.13 Al0.020薄膜结构和发光特性的影响

采用射频磁控溅射方法,在Si(111)基片上制备出Zn0.85Mg0.13Al0.02O薄膜。X射线衍射(XRD)证实Zn0.85Mg0.13Al0.02O薄膜为单相六角钎锌矿结构,衬底温度从室温升高到500℃,薄膜沿c轴择优生长。原子力显微镜(AFM)测量显示薄膜表面粗糙度随衬底温度的升高由9.32nm增加到19.94nm。荧光光谱仪(PL)测量显示薄膜在397nm附近有强的紫光发射,在486nm处有弱的蓝光峰,随衬底温度的升高紫峰强度提高15倍。在可见光范围内,薄膜平均透过率随衬底温度的升高由75%增加到95%,薄膜光学带隙分别为3.18,3.18和3.19eV。分析表明紫峰来自于自由激子复合,蓝峰由俘获在施主能级Zn填隙中的电子与俘获在受主能级Zn空位中的空穴复合而产生发光。     

ZnCoMnO薄膜的制备、结构和磁性研究

在200～500℃的衬底温度范围,用电子束蒸镀法制备了具有室温铁磁性的ZnCoMnO薄膜.400℃制备的薄膜饱和磁化强度和剩磁最大.X射线分析表明,除200℃制备的薄膜结晶和取向较差外,其它温度的薄膜都沿C轴高度取向,(002)面间距和衍射峰半高宽(FWHM)接近相等.讨论了衬底温度对薄膜晶体结构和磁性的影响.     

Ar气氛中退火对Zn0.66Co0.34O薄膜性能的影响

采用电子束反应蒸发生长Zn0.66Co0.34O薄膜,生长温度仅为250℃,尔后在Ar气氛中500℃退火1h.场发射扫描电镜测量显示薄膜由粒径约10～20nm的晶粒所构成.X射线衍射测量表明薄膜在退火前后均呈类ZnO的六方纤锌矿结构.振动样品磁场计测量室温下薄膜的M-H曲线,结果显示退火前薄膜呈超顺磁性,退火后则为铁磁、超顺磁混合态,这表明退火提供了足够能量使得薄膜中一部分磁性Zn0.66Co0.34O小晶粒融合成大晶粒,新晶粒的尺寸超过了Zn0.66Co0.34O材料的超顺磁临界半径而表现出铁磁性,但由于另有部分晶粒仍表现为超顺磁性,故薄膜呈铁磁性与超顺磁性的混合态.     

低温生长的ZnO单晶薄膜的结构和性能

采用电子束反应蒸镀方法在玻璃衬底上在低温下外延生长了沿 ｃ－轴高度取向的单晶 ＺｎＯ薄 膜,研究了衬底温度及反应气氛中的 Ｏ２对薄膜结构的影响,结合荧光光谱（ＰＬ）和荧光激发光谱（ＰＬＥ） 研究了玻璃上ＺｎＯ薄膜的光学跃迁特性．在３２５℃下获得的单晶薄膜（００２）晶面的ｘ射线衍射峰强度 最大且线宽最窄（０．２８）．反应气氛中的 Ｏ２对 ＺｎＯ 薄膜结构的影响不明显,但对薄膜的 ＰＬ及 ＰＬＥ 特性的影响显著．     

退火对sol-gel法制备的Zn0.88Co0.12O薄膜结构和磁性的影响

在玻璃衬底上用sol-gel方法制备了具有室温铁磁性的Zn0.88Co0.12O薄膜,X射线衍射(XRD)和紫外可见透射谱(UV-vis)证明Co2 替代Zn2 掺入了ZnO的晶格中.随退火温度的升高,光致发光谱(PL)中紫外发光峰增强,缺陷相关的可见光辐射减弱.用振动样品磁强计(VSM)对其磁性进行了表征.分析表明,薄膜室温铁磁性源于替位的Co离子,而非形成了第二相,其磁性强弱与退火处理制度有关,取决于替位的Co2 和缺陷引起的载流子之间的耦合程度.     

锂离子电池正极材料球形LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2的制备和性能

采用化学共沉淀法制备球形前驱体Ni_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)(OH)_2,将其与LiOH·H_2O充分混合后高温烧结制备出锂离子电池正极材料球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重-差热分析(TG/DSC)以及恒电流充放电测试对样品进行表征,研究了烧结温度对产物的形貌和电化学性能的影响。结果表明,在750℃合成的LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2物相单一无杂相,具有标准的α-NaFeO_2晶型,为层状嵌锂复合氧化物。SEM测试显示,产物为球形且球形度较好,颗粒粒度均一,分布较窄,平均粒径在10μm左右。在3.0-4.3 V、0.2C充放电条件下,25℃其初始放电容量高达185.2 mA·h/g,30轮循环后容量保持率达到98.32%。可见球形LiNi_(0.7)Co_(0.15)Mn_(0.15)O_2显示了较高的首轮放电容量以及良好的循环性能,表现出较好的电化学性能。     

Mn、Co掺杂ZnO薄膜结构及发光特性研究

利用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上制备了ZnO、Zn0.8Mn0.2O、Zn0.8Co0.2O薄膜.薄膜的晶体结构和表面形貌采用X射线衍射仪和原子力显微镜测试.表明薄膜具有明显的c轴择优生长取向,薄膜表面较为平整,颗粒尺寸在纳米量级,薄膜中晶粒的生长模式为"柱状"模式.此外,Mn、Co掺入后,薄膜的X射线衍射峰有小角度偏移,这与 Mn2 、Co2 离子半径有关.PL谱显示Mn、Co掺杂ZnO薄膜的蓝、绿发光峰的位置相对纯的ZnO薄膜没有改变,还出现了紫外发光峰,其中Mn掺杂的蓝、绿光峰的强度减弱,Co掺杂的蓝光峰强度减弱,绿光峰强度增强.这是因为Mn、Co掺入改变了ZnO本征缺陷的浓度,发光峰的强度也随之而改变.     

衬底温度对Mg0.1Zn0.9O薄膜结构及光学性能的影响

利用射频磁控溅射技术在不同温度的(100)Si和玻璃衬底上成功地制备了c轴择优取向的Mg0.1Zn0.9O薄膜.通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、紫外可见光分光光度计和光致发光谱研究了衬底温度对Mg0.1Zn0.9O薄膜结构、表面形貌和光学性能的影响,结果表明,在衬底温度为400℃时生长的Mg0.1Zn0.9O薄膜具有很好的c轴取向和较好的光学性能.用激发波长为300nm的氙灯作为激发光源得到不同衬底温度下Mg0.1Zn0.9O薄膜的室温PL谱.分析表明,紫外发光峰与薄膜的结晶质量密切相关,蓝光发射与氧空位有关.简单探讨了衬底温度影响紫外光致发光峰红移和蓝移的可能机理.     

Sol-gel法制备多铁性Bi_(0.85)Eu_(0.15)FeO_3薄膜及其性能

采用Sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi0.85Eu0.15FeO3薄膜。研究了退火温度对其晶相形成的影响,发现在较低温度退火(450℃)时,Bi0.85Eu0.15FeO3晶相开始形成,但存在杂相,而且结晶度较差;在490～600℃可以获得结晶较好的单相Bi0.85Eu0.15FeO3薄膜。同时对经550℃退火的薄膜的介电、铁电和铁磁性能进行了研究,结果表明,Bi0.85Eu0.15FeO3薄膜具有较好的介电及铁磁性能。当测试频率为1MHz时,薄膜的介电常数和介电损耗分别为80、0.024,饱和磁化强度约为26.2emu/cm3。     

Synthesis and Characterization of LiNi0.85Co0.15-xAlxO2 as Cathode Materials for Lithium-ion Batteries

LiNi0.85CO0.15-xAlxO2 samples （x=0.025, 0.05 and 0.10） were prepared by solid state reaction at 725℃ for 24 h from LiOH-H2O, Ni2O3, Co2O3 and Al（OH）3 under oxygen flow. Layered LiNiO2 simultaneously doped by Co-Al has been tried to improve the cathode performance. The results showed that substitution of optimum amount Al and Co for the Ni in LiNiO2 definitely had some beneficial effect on increasing the capacity and cycling behavior. When increasing x in LiNio.85CO0.15-xAlxO2, the initial discharge capacity decreased and its cyclability increased. Compromising high specific capacity and good cyclability, the optimum x in LiNi0.85Co0.15-xAlxO2 was x=0.05. As a consequence, LiNi0.85Co0.15-xAlxO2 had the first discharge capacity of 186.2 mAh/g and a capacity of 180.1 mAh/g after 10 cycles. Differential capacity vs voltage curves indicated that the co-doped LiNiO2 showed suppression of the phase transitions as compared with LiNiO2.     

SrCe0.85Y0.15O2.925的合成和导电性能

用高分子凝胶法制备了氧化物固体电解质SrCeo.85Yo.15O2.925,研究了单体与网络剂的配比、烧结温度等参数对相平衡关系和材料性能的影响.结果表明:当单体与网络剂的质量比是5:1,在1300℃烧结可以合成出单相钙钛矿结构的SrCeo.85Yo.15O2.925.样品的致密性随着烧结温度的升高而提高,在1300℃烧结出的样品密度大约为理论密度的95%;电导率随着样品密度的增大而增大,700℃时样品的电导率大于0.10 mS·m-1.     

真空热处理对CoFe薄膜结构及电磁特性的影响

在本底真空度优于5×10-4Pa的室温条件下,利用电子束蒸发方法沉积CoFe薄膜,研究了不同退火温度对CoFe薄膜结构和电磁特性的影响。样品采用热氧化Si为基片,在3×10-5Pa真空度下分别进行了150、280、330、450和500℃的60min退火处理。电阻率和磁电阻测量表明,450℃退火处理能够明显降低CoFe薄膜电阻率和提高磁电阻变化率,因为这时的X射线衍射谱显示CoFe薄膜的结构已明显改善。还发现沉积在热氧化Si基片上的CoFe薄膜(111)晶面面间距明显小于靶材相应晶面面间距,而退火处理会使薄膜(111)晶面面间距接近恢复到靶材。透射电镜对沉积态样品分析表明,样品呈多晶结构但结晶不太理想。振动样品磁强计(VSM)的磁特性测量发现,500℃真空退火处理,薄膜的矫顽力和饱和磁化强度都提高近一倍,分别由室温沉积态的2337 A/m和327 emu/cm3上升到退火后的4746 A/m和649 emu/cm3。     

溅射功率对射频磁控反应溅射制备的Ag2O薄膜微结构的影响

利用射频磁控溅射技术,通过调节溅射功率(P)在200℃、氧氩比为2∶3条件下在玻璃衬底上制备了一系列氧化银(Ag2O)薄膜。利用X射线衍射谱和扫描电子显微镜重点研究了P对Ag2O薄膜微结构的影响。研究结果表明Ag2O薄膜具有(111)择优取向,这可能归结于(111)面的表面自由能最低。随着P从120 W增大到240 W,Ag2O薄膜(111)方向的平均晶粒尺寸从22.92 nm增大到27.96 nm,薄膜的表面结构呈现了从均匀、致密的表面结构向疏松、多孔洞的表面结构的演变。Ag2O(111)衍射峰的2θ角与标准值偏差(2θshift)随P的增大先减小后增大,(111)衍射峰峰位向2θ增大的方向发生了明显的移动。根据量子尺寸效应,薄膜的应力与晶粒尺寸呈反比关系,因此薄膜的应力随P的增大先减小后增大。P=240 W时薄膜的应力最小。从应力的角度,这基本可以合理解释P=210 W时制备的Ag2O薄膜的结晶质量最好,尽管与实验结果有些差异。     

Al2O3掺杂BaTi0.85Sn0.15O3陶瓷的制备及性能表征

通过传统固相二次烧结法来制备x wt% Al₂O₃（x=0、1.0、1.5）/BaTi_0.85Sn_0.15O₃（BTS）陶瓷。研究了掺杂不同含量Al₂O₃对BTS陶瓷的微观结构、介电性能及挠曲电性能的影响。结果表明,掺杂Al₂O₃的BTS陶瓷不改变陶瓷的晶体结构,仍为标准钙钛矿结构晶型;Al₂O₃的掺入能够有效降低晶粒尺寸,具有明显的细晶作用。随着Al₂O₃含量的增大,Al₂O₃/BTS陶瓷的介电常数减小,介电损耗得到明显改善,居里峰逐渐宽化且向温度高的方向偏移。Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数随着Al₂O₃含量的增加和测试环境温度的升高均减小。此外,Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数和介电常数之间存在一种近线性关系,但当温度非常接近于居里温度时,这种线性关系减弱。     

Boosting Cell Performance of LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 via Surface Structure Design

Although the high energy density and environmental benignancy of LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂ (NCA) holds promise for use as cathode material in Li‐ion batteries, present low rate capabilities, and fast capacity fade limit its broad commercial applications. Here, it is reported that surface modification of NCA cathode (R‐3m) with 5 nm‐thick nanopillar layers and Fm‐3m structures significantly improves electrode structure, morphology, and electrochemical performance. The formation of nanopillar layers increases cycling and working voltage stability of NCA by shielding the host material from hydrofluoric acid and improves structural stability with the electrolyte. The modified NCA cathode exhibits an enhanced 89% capacity retention at a rate of 1 C over that of pristine NCA (75.2%) after 150 cycles and effectively suppresses working voltage fade (a drop of 0.025 V after 300 cycles) during repeated charge–discharge cycles. In addition, the diffusion barrier of Li ions in NCA crystals at 0.80 V is noticeably smaller than that of Li ions in pristine NCA (0.87 eV). These findings demonstrate that this unique surface structure design considerably enhances cycle and rate performance of NCA, which has potential applications in other Ni‐rich layered cathode materials.     

硅烷偶联剂表面处理对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和性能的影响

用硅烷偶联剂加热分解的简便方法对锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂(NCA)的表面进行处理, 利用XRD结合Rietveld精修、SEM、TEM、DSC、EIS和恒流充放电等方法对材料进行表征。结果显示, 硅烷偶联剂经450℃加热分解后得到的非晶态SiO₂均匀包覆在材料表面, 包覆不改变 NCA的晶体结构, 但明显改善了材料性能。在60℃环境中, 0.2C、1C下包覆材料(简写为a-NCA)的放电比容量分别为176.4、158.9 mAh·g^-1, 高于NCA的174.2、153.8 mAh·g^-1; 50周循环后a-NCA的容量保持率为91.4 %, 远高于NCA的86.5 %; 同时, 经包覆后材料的热稳定性大幅度提高。其原因是包覆层抑制了NCA在循环过程中与电解液发生副反应, 有效降低了离子迁移的界面膜电阻, 并抑制了晶体结构变化。     

(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3-Co0.85Cu0.15Fe2O4复合陶瓷的磁电性能研究

以压电体(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3和压磁体Co0.85Cu0.15Fe2O4为原料,通过传统的固相反应法制备了(1-x)[(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3]-xCo0.85Cu0.15Fe2O4多铁性复合陶瓷,并使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、压电测试仪、铁电测试仪和磁电耦合测试仪对物相、显微结构、压电、铁电、磁电耦合性能进行了分析。结果表明,复合陶瓷的相结构保持为(K0.45Na0.55)0.98Li0.02Nb0.77Ta0.18Sb0.05O3和Co0.85Cu0.15Fe2O4两种物相,但两者之间发生了轻微的化学反应。随着Co0.85Cu0.15Fe2O4压磁相含量的增加,复合陶瓷的压电系数从56pC/N减小到21pC/N,剩余极化强度略有降低。在压磁相含量为0.2时可获得4.3mV·cm-1·Oe-1的最佳磁电耦合系数。