Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的微弧氧化成膜研究

以0.2 mol/L Ba(OH)2+0.2 mol/L Sr(OH)2溶液为电解液,采用微弧氧化法,在Ti板表面原位生长铁电薄膜,并对薄膜的物相构成、元素分布情况、截面结构及介电性能进行表征。结果表明:该工艺下制备的薄膜主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成,薄膜致密层内,Ba,Sr,Ti和O元素分布都较均匀,但在微弧氧化孔洞附近存在含量波动;该薄膜在1 kHz下的介电常数较优,为411.3。最后对微弧氧化沉积铁电薄膜的成膜过程进行了分析,提出了微弧氧化过程中可能存在的化学反应。     

（Ba，Sr）TiO3薄膜制备技术新进展

（Ba,Sr）TiO3（简称BST）铁电薄膜材料是目前国际上新型功能材料研究的热点之一,本文综述了钛酸锶钡（BST）铁电薄膜目前最常用的4种制备工艺,并简要介绍了BST目前的研究进展、微观结构、性能及应用,深入分析了BST铁电薄膜主要制备技术的优缺点,指出了目前铁电薄膜及其制备技术研究中应注意的问题。     

改进水热法制备Ba0．5Sr0．5TiO3薄膜及其表征

采用改进水热法(金属Ti片与等浓度的Ba2 ,Sr2 强碱性溶液于250℃水热反应5 h,然后经过600℃,0.5 h烧结处理)制备了单一立方相的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜通过XRD,SEM和XPS进行表征分析.结果表明:600℃下经过0.5 h烧结处理的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜结晶更完整;同时,制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜表面吸附有OH,经过10 min刻蚀处理后,吸附的OH能谱峰消失.     

微弧氧化SrTiO_3铁电薄膜的微观结构及性能

以0.2 mol/L Sr(OH)2+0.2 mol/L NaOH溶液为电解液,工艺参数分别设置为电流密度2 A/cm2、电流频率100 Hz、反应时间30 min及占空比85%,采用微弧氧化法在工业纯Ti板(99.5%)表面原位生长SrTiO3薄膜,并对薄膜的物相组成,元素分布情况及薄膜介电、铁电性能进行表征。结果表明:所得薄膜主要由四方相SrTiO3构成。薄膜介电常数随频率升高而降低,其在1 kHz条件下的介电常数为317。薄膜中除Sr、Ti、O元素外,还存在Na元素,且Na元素在薄膜与基体结合处出现富集,元素分布的微小波动可能是由微弧氧化孔洞造成。     

微弧氧化制备BaTiO3介电薄膜的电解液体系优化

用正交试验法对BaTiO₃薄膜微弧氧化电解液体系进行优化,并对最优电解液体系下所得薄膜的物相组成,元素分布情况、表面形貌及介电性能进行了表征。结果表明,最优电解液体系为0.5 mol/L Ba(OH)₂ +0.1 g纳米TiO₂+0.05 g乙二醇+0.2 g甘油;最优电解液体系下所得薄膜主要由四方相BaTiO₃和极少量BaCO₃组成,且薄膜表面平整、孔洞分布均匀、孔径细小,其在100 Hz下的介电常数为245.3。     

RE0．5Sr0．5CoO3-δ／YSZ薄膜的微观组织研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）单晶衬底上生长了RE0．5Sr0．5CoO3-δ（RE=La，Pr，Nd）薄膜。采用X射线衍射（XRD）仪和扫描电镜（SEM）测试了RE0．5Sr0．5CoO3-δ（RESCO）薄膜的微结构和表面形貌。结果表明：RE0．5Sr0．5CoO3-δ系列薄膜沿〈110〉方向择优生长；La0．5Sr0．5CoO3-δ（LSCO）薄膜在550℃热处理后呈现Ostwald生长，具有分散的岛状结构，在热处理温度达到750℃时岛状结构发生靠拢，同时晶粒度增大；Pr0．5Sr0．5CoO3-δ（PSCO）薄膜在750℃热处理后具有长程有序结构，呈现枝晶生长。     

脉冲等离子体微弧氧化法制备TiO2薄膜及膜层的性能研究

采用硅酸盐溶液体系，利用正交分析法得到其组分的最佳配比，用直流脉冲微弧氧化法在TA2工业纯钛基体上生成多孔的钛氧化物陶瓷膜。用X射线衍射法检测了氧化陶瓷膜的晶体结构，主要由金红石晶型构成，考查了膜的抗热冲击性、在还原性酸中的耐腐蚀能力，用紫外-可见光-分光光度计进行了氧化膜层的光催化活性研究，验证了TiO2薄膜优良的光催化特性。     

微弧氧化+电解液修饰法制备TiO2薄膜的光催化性能

在微弧氧化法制备TiO2光催化薄膜的过程中,采用向电解液中添加氧化物的方法对薄膜进行改性.实验结果表明,过渡金属、重金属及稀土元素掺杂可在不同程度上影响薄膜的光催化性能,其中,V,Ag,Ce元素掺杂可使光催化120min的降解率提高10%以上.采用半导体掺杂也能很好地提高TiO2薄膜的光催化性能,其中以SnO2效果最好.实验表明,V2O5添加量在0.5mmol/L或SnO2添加量在1.0 mmol/L时,生成的TiO2薄膜光催化效果最好.XRD及SEM分析表明,掺杂不改变TiO2晶型,改性后的TiO2光催化薄膜增厚,微弧放电形成的孔道变小,表面积增加.     

Dy,Nd掺杂对（Sr，Ba，Ca）TiO3基压敏陶瓷性能的影响

采用常规固相反应法制备（Sr,Ba，Ca）TiO3基压敏陶瓷，在Mn作为受主掺杂元素，Nb^5＋离子取代Ti^4＋离子的前提下，用Dy^3＋或Nd^3＋离子取代Sr^2＋离子，并系统研究掺杂Dy或Nd对（Sr，Ba，Ca）TiO3基压敏陶瓷性能和结构的影响。结果表明：掺杂Dy或Nd可以制备出Ⅴ10mA=4．16-39．37V，α=2．45～3，23的压敏陶瓷。     

微弧氧化沉积BaTiO3介电薄膜的截面结构研究

采用微弧氧化技术在工业纯Ti板表面沉积了BaTiO3薄膜,利用XRD、SEM、EPMA表征了薄膜表面及截面的物相组成、截面结构以及截面元素分布情况,并利用电容探测仪检测了薄膜的介电性能。结果表明:薄膜表面和截面均主要由四方相BaTiO3组成;薄膜截面可分为过渡层、致密层和疏松层,但各层元素含量不同;微孔的存在导致Ba、Ti、O三种元素在截面区域内的分布出现突变;测得薄膜在100 Hz下的介电常数和介质损耗分别为227.3和0.043。     

Pb0．5Sr0．5TiO3精细结构的第一性原理分析

在广义梯度近似下,采用基于密度泛函理论框架下的第-性原理和虚拟晶体近似(VCA)方法,计算了Pb0.5Sr0.5TiO3(PST)电子结构及其属性.分析了PST固溶体总体能量变化趋势,确定了A位离子在铁电相的平衡构型.计算结果表明:在PST固溶体中,当Ti原子相对于氧八面体沿[001]方向发生约0.012 nm偏心位移,PST出现能量极小值.O 2p和Ti 3d轨道的强杂化以及部分O-Pb和O-Sr轨道杂化间接增强了TiO6八面体的畸变,体系总能量降低,促进了PST铁电畴变的形成.     

Structural characteristics of BaTiO3 films prepared by microarc oxidation

1 Introduction BaTiO3, with a relatively large dielectric constant and unusual electro-optical coefficient, has been widely used in the electronics industry. BaTiO3 ferroelectric films have been proposed for applications such as thin film capacitors, pyro…     

熔盐合成技术制备片状(Sr,Ba)TiO3晶粒

以KCl为助熔剂,采用熔盐合成技术制备片状（Sr,Ba）TiO3晶粒,研究不同前驱体及反应方式对产物相组成和形貌的影响。结果表明：BaO与片状SrTiO3反应可获得以（Sr,Ba）TiO3为主相的产物,产物相在SrTiO3表面无规则析出且非取向长大,经烧结后形成片状多晶团聚体;片状Sr3Ti2O7与BaO和TiO2反应所得产物也以（Sr,Ba）TiO3为主,同时生成少量（Sr,Ba）3Ti2O7相,产物中除片状（Sr,Ba）TiO3晶粒外,还通过Sr^2＋置换由BaO与TiO2反应所得块状BaTiO3晶粒中的Ba^2＋、以及反应物溶解？反应？析出生成许多块状和无规则状小晶粒;对于两步合成工艺,Sr3Ti2O7先与BaO反应可得到片状（Sr,Ba）3Ti2O7,与TiO2二次反应后得到片状（Sr,Ba）TiO3晶粒;由于此方式没有生成块状BaTiO3这一过程,产物中非片状晶粒数量大幅度减少。     

MnO2掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷介电调谐性能的影响

采用固相反应法制备了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷,分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷在直流偏置电场下的介电调谐性能.采用XRD和SEM分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的相结构和微观形貌,采用HP4192A分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3介电-温度特性,采用同惠电子公司的TH2816精密电桥测量了介电可调性.结果表明:随着MnO2含量的增加,Ba0 6Sr0.4TiO3陶瓷的致密度和晶粒尺寸都呈现先增大再降低的现象.介电可调性随着MnO2的加入而降低.但品质因子随着MnO2含量的增加呈现先增加再降低的现象.当MnO2含量为4mol%时达到最大值55.1.     

MnO2掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷介电调谐性能的影响

采用固相反应法制备了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷,分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷在直流偏置电场下的介电调谐性能.采用XRD和SEM分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3陶瓷的相结构和微观形貌,采用HP4192A分析了掺杂MnO2的Ba0.6Sr0.4TiO3介电-温度特性,采用同惠电子公司的TH2816精密电桥测量了介电可调性.结果表明随着MnO2含量的增加,Ba0 6Sr0.4TiO3陶瓷的致密度和晶粒尺寸都呈现先增大再降低的现象.介电可调性随着MnO2的加入而降低.但品质因子随着MnO2含量的增加呈现先增加再降低的现象.当MnO2含量为4mol%时达到最大值55.1.     

溶胶凝胶法制备Zn-Si-B-O掺杂钛酸锶钡(Ba0.60Sr0.40TiO3)玻璃陶瓷的制备及其介电性能研究

采用溶胶凝胶方法制备Zn-Si-B-O掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3玻璃陶瓷.研究Zn-Si-B-O玻璃组分从5%～50%(摩尔分数,下同)掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3玻璃陶瓷的相结构与介电性能.分析Zn-Si-B-O玻璃组分对Ba0.6 Sr0.4TiO3玻璃陶瓷结构及其介电性能的影响.结果表明:Zn-Si-B-O掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3玻璃陶瓷的烧结温度低于传统工艺.Zn-Si-B-O掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3玻璃陶瓷的相结构为立方钙钛矿相结构(≤40%),不存在第二相.Zn-Si-B-O掺杂Ba 0.6 Sr 0.4TiO3玻璃陶瓷的介电常数ε随着烧结温度升高而增大,介电损耗tanδ随测试温度的增加而降低.Zn-Si-B-O玻璃相聚集在晶粒边界区域,其作用稀释降低了玻璃陶瓷的介电常数,阻止晶粒生长,并降低了介电损耗tanδ.随着晶粒平均尺寸的减小,Zn-Si-B-O掺杂Ba 0.6Sr 0.4TiO3玻璃陶瓷样品的介电峰变低,平坦,宽化的现象.     

电泳沉积法制备Ba0．6Sr0．4TiO3厚膜及介电性能研究

采用溶胶凝胶法制备了钛酸锶钡超细粉体，在纯乙醇中配制成悬浮液，利用电泳沉积技术在印刷铂的氧化铝基板上沉积得到了BST厚膜。通过控制悬浮液中粉体的浓度和超声振荡实现了悬浮液的稳定。电泳沉积过程中通过改变电压和沉积时间研究了厚膜质量和厚膜的厚度。利用扫描电子显微镜（SEM）观察了沉积物的微观结构形貌，对沉积质量进行了对比研究。实验结果表明，当外加电场强度为20V／cm，沉积时间为30s时得到的厚膜表面质量较好，厚度适合。实验发现1200℃烧结温度得到的厚膜致密度较好。X射线衍射分析（XRD）图谱表明烧结后得到的BST厚膜具有典型的钙钛矿结构。对厚膜的介电性能测试发现，BST厚膜有一定的介电性能，展示了BST材料的非线性特性。     

Effects of B2O3-SiO2 doping on electrical properties of Ba0. 65 Sr0. 35 TiO3 ceramics

Ba0. 65 Sr0. 35 TiOa ceramics doped with B2O3-SiO2 glass composition were prepared by using conventional solid-state reaction method. The effects of glass dopant on the dielectric and ferroelectric properties were investigated. The results show that the dielectric constant decreases while the dielectric loss increases after doping. And as the glass content increases the dielectric constant decreases while the dielectric loss changes slightly. From the complex impedance analysis the resistance and the relaxation time of the grain and the grain boundary can be calculated.Comparing the P--E hysteresis loop of undoped Ba0.65 Sr0.35 TiO3 ceramics with that of B2O3-SiO2 doped Ba0.65 Sr0.35 TiO3 ceramics, it can be seen that the remanent polarization decreases when the B2O3-SiO2 content is lower than 8% (molar fraction), and the coercive field increases with the increase of B2O3-SiO2 content.