Sol-gel法制备Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜的性能研究

用sol-gel法成功制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜,XRD结果表明制备的BNT薄膜具有(117)和(00l)的混合取向,FE-SEM显示薄膜表面光滑致密,颗粒均匀.剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为29.5μC/cm2和100kV/cm,经过109次循环后几乎无疲劳.     

泡沫镍负载TiO2和TiO2/Al2O3薄膜的光催化性能研究

以泡沫镍为载体，Al2O3作为过渡中间层，用溶胶-凝胶法在泡沫镍上负载锐钛矿相的TiO2薄膜，制成泡沫金属基的TiO2和TiO2／Al2O3光催化剂，利用XRD和FE-SEM等测试手段对其性质进行表征，用乙醛气体的光催化降解测试其活性．研究表明：泡沫镍负载的TiO2和TiO2／Al2O3薄膜具有良好的光催化活性，特别是TiO2／Al2O3薄膜具有更高的催化活性．这是由于负载的Al2O3过渡中间层增大了载体的比表面积，具有吸附浓缩作用，同时也增加了负载光催化剂的活性位数量．实验表明：TiO2／Al2O3薄膜的光催化活性和稳定性较单一的TiO2薄膜有非常显著的提高．     

溶胶—凝胶技术制备Bi4Ti3O12铁电薄膜的研究

采用溶胶－凝胶技术在Ｓｉ单晶基片上制备了具有层状钙钛矿型结构的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２ｘ铁电薄膜，讨论了回火温度与时间对薄膜结构的影响，Ｘ射线衍射分析表明，经７００℃和７００℃以上温度回火的薄膜为具有层状钙矿型结构的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２多晶薄膜，该薄膜的电滞回线测试呈出剩余极化强度Ｐｒ＝５μＣ／ｃｍ＾２，矫顽场Ｅｃ＝１３０ｋＶ／ｃｍ。     

HNO3处理对TiO2纳米薄膜的光催化活性和表面微结构的影响

通过sol-gel工艺分别在钠钙玻璃和预涂SiO2涂层的钠钙玻璃基体上制备了TiO2光催化纳米薄膜．然后用1mol／L HNO3水溶液对煅烧后的薄膜进行酸处理。用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV—VIS)对酸处理前后TiO2纳米薄膜进行了表征。用甲基橙水溶液的光催化脱色来评价TiO2薄膜的光催化活性。结果表明：SiO2涂层能有效阻止钠离子从玻璃基体向TiO2薄膜的扩散，普通玻璃表面的TiO2纳米薄膜经HNO3处理后，薄膜的光催化活性明显增强。这是由于TiO2纳米薄膜中的钠离子浓度降低以及表面羟基含量增加的缘故。     

Bi4Ti3O12铁电薄膜的MOCVD制备及其物理性质研究

采用常压ＭＯＣＶＤ技术在（１００）硅衬底上生长了具有（１００）及（００１）取各的钛酸铋（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）薄膜。在适当的生长条件下可获得（１００）取向膜，在７５０－８００℃下退火可获得（００１）择优取向膜。通过观察Ｐ－Ｅ电滞回线可确认膜的铁电性质，测得（１００）取向膜的剩余极化强度为３８μｃ／ｃｍ＾２，矫顽场为４５ＫＶ／ｃｍ。同时测量了钛酸铋薄膜的介电常数及损耗角正切。     

Bi4Ti3O12薄膜的取向生长及其电性能研究

采用Sol—Gel工艺，在快速退火的工艺条件下制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了退火温度及时间、薄膜厚度对Bi4Ti3O12薄膜的取向生长行为及其铁电性能、漏电流的影响，探讨了Bi4Ti3O12薄膜取向生长的微观机制．结果表明：退火温度显著影响薄膜的C轴取向生长，其(00ι)品面的取向度F=(P—P0)／(1-P0)由550℃的0．081增加到850℃的0．827，退火时间对其(00ι)晶面的取向度也有较大影响；经750℃以上温度退火处理的Bi4Ti3O12薄膜呈高度c轴取向，对铁电性能有较明显的削弱作用；薄膜的漏电流密度随退火温度升高而增大，但薄膜的c轴取向生长有利于减缓漏电流密度的增长。     

磁控溅射制备纳米TiO2薄膜导电性的研究

研究了在纳米厚度范围内，TiO2薄膜的导电性与薄膜厚度和基底材料的关系。利用射频磁控溅射方法，使用高纯Ti(99．99％)靶，通入Ar和O2的混合气体，制备了TiO2薄膜，薄膜膜厚15—225nm,在室温下测量了不同厚度TiO2薄膜的电阻率，发现TiO2薄膜的导电性，先后在导体、半导体和绝缘体范围变化。这归因于基底材料与TiO2的功函数不同，导致了界面电子的转移，功函数差决定了电子转移的深度。     

铂分布形式对TiO2薄膜光电化学行为的影响

采用Sol-Gel法通过交替浸渍提拉工艺制备了Pt以不同形式分布的TiO2薄膜（均匀分布，底层分布）．采用三电极体系研究薄膜的光电化学行为，并用制备的薄膜组装成染料敏化纳米晶太阳能电池（DSSC），考察了DSSC的光电转换性能．结果显示：Pt底层分布的TiO2薄膜在紫外光照射下，三电极体系的光电流增强，乙醇作为空穴捕获剂添加到电解质体系中光电流进一步增强，且从线性伏安曲线可知，Pt底层分布的TiO2薄膜中有更多的自由空穴存在；这些结果表明：Pt底层分布的TiO2薄膜光生载流子得到有效分离，且光生空穴分布在表层；由于Pt底层分布的TiO2薄膜具有表层空穴富集的趋势，DSSC在光照下，敏化剂产生的电子易于向Pt底层分布的TiO2薄膜转移，表现在短路电流Isc和开路电压Voc的显著增大．     

Bi4Ti3O12铁电薄膜的I—V特性测量及导电机理

Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜是一种具有广泛应用前景的典型的铁电薄膜。本文报道了用ＭＯＣＶＤ方法制备的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜的Ｉ－Ｖ特性测量及其导电机理。结果表明，在低场下，Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄的Ｉ－Ｖ特性表现为欧姆性质，在中强场下，薄膜的导电机理遵从ＳＣＬＣ理论。     

La/TiO2-SiO2薄膜的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的La／TiO2-SiO2复合薄膜．通过XRD、FE-SEM和AFM研究了复合薄膜的微观结构，采用紫外光照射下亚甲基蓝的分解实验比较薄膜的光催化性能．结果表明：La掺杂可显著提高TiO2-SiO2复合薄膜的光催化活性，以5％掺杂量为最佳，其光降解率比掺杂前提高了约23％．薄膜活性提高的主要原因是La掺杂后细化了TiO2的晶粒，提高了薄膜的比表面积，使其具有更高的氧化还原电势，La^3＋取代Ti^4＋进入到TiO2晶格，引起晶格膨胀，这种不同价离子的取代导致TiO2粒子表面电荷分布不平衡，从而提高了光生电子-空穴的分离效率．     

退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜微观结构影响研究

采用Sol-Gel工艺制备了Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜。研究了退火温度对Si基Bi4Ti3O12薄膜晶相结构、晶粒尺寸及薄膜表面形貌的影响。研究表明，退火温度低于450℃时Bi4Ti3O12薄膜为非晶状态，退火温度在550-850℃范围内均为多晶薄膜，而且随退火温度升高，Bi4Ti3O12薄膜更趋向于沿c轴取向的生长；而晶粒尺寸及薄膜粗糙度随退火温度升高而增大，但在较高温度下增长速度趋缓。     

Sol-gel法制备Si基Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜

采用Sol-gel法分别在Si(100)和Si(111)衬底上制备Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)(BNT)铁电薄膜。研究了衬底、退火温度、退火保温时间和薄膜厚度等因素对BNT铁电薄膜结晶和微观结构的影响。在500℃退火的BNT薄膜已经结晶形成层状钙钛矿相;升高退火温度(500～800℃)、延长保温时间(30～150min)、增加薄膜厚度(170～850nm),都有利于BNT薄膜晶粒长大,其中退火温度和薄膜厚度是影响晶粒长大的关键因素;每次涂覆的厚度大约是85nm。与Si(100)衬底相比,由于Si(111)与BNT薄膜具有更好的晶格匹配,因此BNT薄膜在Si(111)衬底上更容易结晶。     

Nd掺杂Bi4Ti3O12陶瓷的结构与性能研究

采用固相合成法制备了不同Nd掺杂量的Bi4-xNdxTi3O12(x=0～1.0)陶瓷.采用XRD分析了陶瓷样品的物相结构,采用SEM观察了陶瓷样品的显微结构特征,系统地评价了陶瓷样品的铁电性能.研究结果表明,经1100℃烧结样品结构致密、晶粒均匀.不同Nd掺杂量并未引起物相结构的改变,所有样品均为单一的层状钙钛矿结构.适量的Nd掺入会提升Bi4-xTi3O12陶瓷样品的铁电性能.     

聚合物分解法合成BaSm 2Ti 4 O 12

以BaCO3、Sm（NO3）3及Ti（OC4H9）4为原料，采用柠檬酸盐前驱体法制备BaSm2 Ti4O12并与草酸盐共沉淀法制备BaSm2 Ti4O12粉体过程作了比较．结果发现，利用聚合物分解法，可以在1000℃的较低温度下得到单相结晶的BaSm2 Ti4O12，而草酸盐沉淀法则需要1300℃的高温才能合成纯的BaSm2 Ti4O12相．研究表明，这两种液相法所需合成温度相差很大，是由于不同的相演化过程及反应步骤所致．在共沉淀法中，当煅烧前驱体时，中间相Sm2 Ti2O7与BaTi4O9和BaTiO3反应生成BaSm2 Ti4O12相，其过程与固相法相类似．而在聚合物分解法中，前驱体在热分解过程中生成BaTi2O5相，导致了与固相过程完全不同的反应机制，促进了BaSm2 Ti4O12相的形成．     

Nb掺杂Bi4Ti3O12层状结构铁电陶瓷的电行为特性研究

采用固相烧结工艺制备了Nb⁵⁺掺杂的Bi₄Ti₃O₁₂层状结构铁电陶瓷.运用XRD 和AFM对Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2材料的微观结构进行表征,发现所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构,抛光热腐蚀表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.通过对材料直流电导率与温度关系的Arrhenius拟合,分析丁Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2的导电机理. Nb⁵⁺掺杂提高了材料的介电常数,但居里温度随掺杂含量的增加呈线性下降趋势.DSC结果显示Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2材料在居里温度处经历了一级铁电相变.样品的铁电性能测试结果表明, Nb⁵⁺掺杂Bi₄Ti₃O₁₂提高了材料的剩余极化Pr,这主要是由于^_Nb5+取代Ti⁴⁺大大降低了材料中氧空位的浓度,使得氧空位对畴的钉扎作用减弱的缘故.     

非化学计量Bi2O3对制备Bi4Ti3O12粉体影响的研究

制备晶粒形貌生长各向异性的中间化合物Bi4Ti3O12粉体是采用流延成型和模板晶粒生长(TGG)等工艺方法制备(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电织构陶瓷的关键技术.以NaCl-KCl熔盐法制备了生长各向异性的Bi4Ti3O12粉体,利用X射线衍射和扫描电子显微镜研究了非化学计量Bi2O3对粉体相结构和微观形貌的影响,优化了制备Bi4Ti3O12粉体的工艺参数,并探讨了Bi4Ti3O12粉体在熔盐中的生长机理.研究表明,随着Bi2O3过量程度的增加,所得Bi4Ti3O12粉体颗粒的平均尺寸和均匀程度均增加,当Bi2O3过量7.5%时达到最佳值,其平均粒径为8～10 μm.     

Bi4Ti3O12的熔盐法制备及改性研究进展

综述了Bi4Ti3O12材料的最新研究进展,介绍了Bi4Ti3O12制备方法和改性技术的研究,对熔盐法制备、热锻、模板晶粒生长、丝网印刷等几种晶粒定向生长技术和A、B位掺杂及机理等方面的研究进行了系统评述,总结了目前Bi4Ti3O12研究中存在的问题,并对未来的研究方向进行了预测.