改性(Sr,Ca)TiO3基储能陶瓷介电及MLCC性能研究

工业级脉冲储能多层瓷介电容器(MLCC)是现阶段国内研制和生产电子启动装置的重要元器件, 针对国内主要有机薄膜电容器尺寸大、寿命短、可靠性较低的不足, 本研究采用传统固相反应法, 制备了SrTiO₃和CaTiO₃基的脉冲储能介质陶瓷材料, 研究了微量助烧剂掺杂, 以及Sr²⁺/Ca²⁺相互掺杂对陶瓷材料的介电性能的影响, 并进一步制备和研究了以(Sr,Ca)TiO₃为基体MLCC性能。实验结果表明: 通过加入质量分数1.0%的助烧剂, 引入微量Bi³⁺ 可取代Sr²⁺, 提高了SrTiO₃材料的介电常数, 而Bi³⁺对CaTiO₃基材料的介电性能无明显影响; Mn元素有效抑制高温烧结中Ti⁴⁺的还原, 降低介电损耗; 加入助烧剂有效降低瓷粉的烧结温度, 提高材料的致密性。(Sr_xCa_1-x)TiO₃体系的MLCC可保持较高的介电常数和较低的介电损耗, 当 x=0.4 时, 其介电损耗tanδ=1.8×10^-4, 击穿强度为59.38 V/μm, 高低温放电电流变化率为±7%, 放电稳定, 在常温和高温(125 ℃)下经1000次循环充放电实验均未失效, 是一种在不同电场强度下具有相对较优的容量稳定性以及较高可靠性的脉冲特性(Sr,Ca)TiO₃基电容器陶瓷介质材料。     

Characteristics of relaxor-based piezoelectric single crystals forultrasonic transducers

For ultrasonic transducers, piezoelectric ceramics offer a range of dielectric constants (K~1000-5000), large piezoelectric coefficients (d_ij~200-700 pC/N), and high electromechanical coupling (k _t≃50%, k₃₃≃75%). For several decades, the material of choice has been polycrystalline ceramics based on the solid solution Pb(Zr_1-xB_2x)O₃ (PZT), compositionally engineered near the morphotropic phase boundary (MPB). The search for alternative MPB systems has led researchers to revisit relaxor-based materials with the general formula, Pb(B₁,B₂)O₃ (B₁:Zn²⁺ , Mg²⁺, Sc³⁺, Ni²⁺..., B₂ :Nb⁵⁺ Ta⁵⁺...). There are some claims of superior dielectric and piezoelectric performance compared to that of PZT materials. However, when the properties are examined relative to transition temperature (T₃), these differences are not significant. In the single crystal form, however, Relaxor-PT materials, represented by Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO ₃ (PZN-PT), Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃ (PMN-PT) have been found to exhibit longitudinal coupling coefficients (k₃₃)>90%, thickness coupling (k_t)>83%, dielectric constants ranging from 1000 to 5000 with low dielectric loss <1%, and exceptional piezoelectric coefficients d₃₃>2000 pC/N, the later promising for high energy density actuators. For single crystal piezoelectrics to become the next generation material of ultrasonic transducers, further investigation in crystal growth, device fabrication and testing are required     

NaCu3Ti3Sb0.5Ta0.5O12陶瓷的高介电性质及相关机制的研究

在不同烧结温度下, 利用传统的固相反应工艺制备了一系列NaCu₃Ti₃Sb_0.5Ta_0.5O₁₂陶瓷, 系统测试了它们的晶体结构、微观结构、介电性质和复阻抗谱。结果显示, 所有的NaCu₃Ti₃Sb_0.5Ta_0.5O₁₂陶瓷的主相都呈现类钙钛矿结构, 介电性质随烧结温度变化很大。高于1020℃烧结的陶瓷的室温相对介电常数大于3000, 具有高介电性质。复阻抗谱显示, NaCu₃Ti₃Sb_0.5Ta_0.5O₁₂陶瓷的电学分布不均匀, 由绝缘性的晶界和半导性的晶界组成。通过XRD和XPS测试发现, 在陶瓷中观察到了CuO第二相和Cu、Ti、Sb、Ta离子的变价。因此, 利用内阻挡层电容效应可以解释NaCu₃Ti₃Sb_0.5Ta_0.5O₁₂陶瓷的高介电性质。     

信息功能陶瓷研究的几个热点

信息功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物等不同性能之间相互转化和耦合效应的一类无机非金属功能材料, 亦称为功能陶瓷或电子陶瓷, 主要包括介电、铁电、压电、热释电、半导体、电光、磁性、高温超导等多种功能的新型高技术陶瓷。基于各种功能效应的新一代电子元器件如: MLCC电容器、片式电感器、电阻器、PTC和NTC热敏电阻、变阻器、晶界层电容器、滤波器、谐振器、压电换能器、驱动器、微位移器等等, 它们是计算机、集成电路、移动通信、能源技术和军工电子等领域的重要基础材料与元器件。随着高新技术的快速发展, 功能陶瓷材料的发展趋势是多层化、低维化、复相化、织构化以及高均匀性、低成本、低温合成、环境协调; 新型元器件则朝着片式化、微型化、模块化、低功耗、高频化、智能化、绿色化、大功率以及在极端条件下服役的高可靠性方向发展。 　　近几年来, 随着人们环境保护意识的日益增强, 经济发展对能源需求的快速增长以及环境污染问题的日益突出, 环境友好型的无铅压电陶瓷、储能介质与高性能电容器、巨电卡效应成为功能陶瓷研究的三大热点。 1 d₃₃ > 400 pC/N的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷 　　目前, 无铅压电陶瓷主要有BaTiO₃、Na_0.5Bi_0.5TiO₃和K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN)三大体系, 其中BaTiO₃和Na_0.5Bi_0.5TiO₃的压电性能和居里温度相对较低, 主要用于超声探测器; KNN的烧结温度较低、居里温度高、压电系数高, 有望成为PZT的替代材料^[1-2]。 　　当K/Na=47/53时, KNN体系中存在两种正交相的相界, 此处的压电性能最优^[3]。从高温降低的过程中, KNN体系经历立方→四方→正交→三方等系列相变。三个介电峰位于690、480和158 K, 分别对应C-T、T-O和O-R三个相变。通过元素的掺杂取代可以改变KNN中的相变温度, 提高其铁电和压电性能。等价掺杂中A位通常掺杂一价的Li⁺或Ag⁺, B位掺杂五价的Ta⁵⁺或Sb⁵⁺; 不等价掺杂时, A位可以掺杂Ca²⁺、Sr²⁺或Ba²⁺, 甚至可以共掺(Bi_0.5Li_0.5)²⁺、(Bi_0.5Na_0.5)²⁺或(Bi_0.5K_0.5)²⁺, 此时B位可以有Ti⁴⁺和Zr⁴⁺。 　　研究发现Li⁺是唯一能够提高T_c的掺杂元素, 价态不匹配会导致T_c的迅速下降^[4]。T-O和O-R相变受到B位离子的强烈支配。B位Ti⁴⁺离子取代时会导致T-O和O-R相变温度降低^[5]。当B位被Zr⁴⁺取代时, T-O相变温度同样下降, 尽管随组成下降略缓, 相反的是O-R相变温度升高, 8%的Zr4+取代就能将R相移到室温; Sb5+的取代同样能够提高O-R相变温度, 9%的Sb取代将O-R相变温度提升到室温; Ta取代会引起居里温度的下降, 并降低T-O相变温度^{[4, 6]}。从这些离子取代对O-R的影响规律上看, O-R相变的决定因素不仅仅是由B位离子半径引起的化学应力, 化学键的强弱也可能是影响因素。总之, 通过MPB和PPT相界组成的优化, 在0.90(Na_0.5K_0.5)NbO_3-xBaZrO₃-(0.10-x)(Bi_0.5Li_0.5)TiO₃体系中, 当x=0.7~0.8时, d₃₃ =230~265 pC/N, k_p=40.6%~41.9%。当组成为0.92(Na_0.5K_0.5)NbO₃-0.06BaZrO₃-0.02(Bi_0.5K_0.5)TiO₃-0.25wt%MnO₂时, d₃₃=420 pC/N, k_p=56%, T_c=243℃^[7-9], 其室温压电性能与PZT-4陶瓷接近, 但是其温度稳定性和长期工作的可靠性还有待进一步研究和考验, 因此, 关于“垂直相界的研究”将是今后的重要研究内容之一^[10]。 　　不同离子取代时KNN中不同相变调控规律, 其机理仍需要进一步探讨。对复杂的KNN固溶体中相界和相变的系统实验和理论研究有可能是实现无铅压电陶瓷实际应用的最有希望的突破口。 2 高性能陶瓷储能介质的研究 　　储能电容器具有储能密度高、充放电速度快、抗循环老化、高温和高压等极端环境下性能稳定等优点, 在电动汽车、功率电子器件、脉冲功率电源、高能量密度武器、新能源及智能电网系统等基础科研和工程应用领域有着广阔的应用前景[11]。 　　美国EEStor公司在静电介质超级电容器方面申请了多项专利^[12], 如“采用陶瓷介质和集成电路技术的电能存储单元(EESU)取代电化学电池”的专利技术在学术界和产业界产生了强烈反响, 对纯电动汽车来说, 无疑是一个重大突破, 但相关的技术细节、验证和实施还需要大量的研究工作。 　　章启明等^[13]在有机介质电容器中实现了高密度储能的新途径(>17 J/cm³), 引起人们对介质超级电容器储能系统的广泛重视。最近, 刘芸等^[14]报道在(Nb/In)共掺杂的金红石TiO₂陶瓷中形成缺陷偶极子团簇, 在宽温区获得巨介电常数(>104)的同时具有较小的介质损耗(<0.05)。 　　当前, 正在开展的研究工作还有陶瓷晶粒包裹玻璃层、在玻璃之中析出极性区域以及BaTiO₃表面包覆一层Al(OH)x离子介质层可能形成电化学赝电容等方法^[15], 这种通过引入离子导电性晶界使电化学赝电容与静电电容共存的概念, 为陶瓷储能电容器研究开启了新的思路。同时, 在双电层电容器中也在尝试引入电介质层来提高其工作电压。各种技术优势的相互渗透和交融大大激发了新概念、新机理电容器的研究, 无疑会促进电容器储能技术和应用的发展。 3 巨电卡效应 　　电卡效应是指在极性材料中因外电场的改变导致极化状态发生改变而产生的绝热温度或等温熵的变化。上个世纪30年代就有电卡效应的报道, 只是由于陶瓷材料的工作场强低, 得到绝热温度的变化都小于1℃。近年来, 相关研究取得飞速发展, 为此, 本专辑特邀鲁圣国教授撰写相关综述论文, 以飨读者。 　　2006年, Mischenko等报道了在溶胶-凝胶法制备的Pb(Zr_0.95Ti_0.05)O₃反铁电薄膜的电卡效应, 薄膜厚度为350 nm, 工作电场为48 MV/m, 得到了绝热温变为12℃, 熵变ΔS=8 J/(kg?K)^[16]。随后, 章启明等^[17]在铁电共聚物(P(VDF-TrFE, 68/32 mol%)中获得大的铁电-顺电相变热为2.1×10⁴ J/kg, 熵变ΔS=56.0 J/(kg?K), 为巨电卡效应和新材料研究开启了新的大门。 　　鲁圣国等^[18]在PLZT8/65/35薄膜中观察到绝热温变达40 K, 等温熵变达50 J/(kg?K)的现象。最近, 樊慧卿等^[19]在Pb_0.8Ba_0.2ZrO₃薄膜中, 也发现存在室温巨电卡效应, 在工作电场为598 kV/cm时, 电卡效应的最佳值为ΔT= 45.3 K,ΔS = 46.9 J/(kg?K)。 　　上述这些研究结果预示着一种新的制冷技术实现变革的可能性, 利用固态电卡制冷原理取代传统卡诺制冷压缩机的超小体积、高效节能和环保无制冷剂的新一代冰箱、空调等将成为功能陶瓷研究新热点。     

离子交换和热处理对贵金属掺杂硅酸盐玻璃光致发光的影响

贵金属纳米颗粒-玻璃复合材料是一种重要的非线性材料。利用光致发光谱及配位场理论, 深入研究了离子交换及氢气热处理对硅酸盐玻璃中贵金属离子的引入、还原、成核及生长过程的影响, 发现延长离子交换时间有利于提高玻璃中金属离子的浓度。对于掺Ag⁺硅酸盐玻璃, 不仅存在孤立Ag⁺离子, 同时也存在Ag₂⁺团簇。H₂中热处理后, 样品中孤立Ag⁺离子浓度迅速降低, 同时出现Ag₃²⁺团簇。对于掺Cu⁺硅酸盐玻璃, 仅存在孤立Cu⁺和Cu²⁺, 没有发现Cu⁺团簇的发光峰, Cu²⁺的存在造成Cu⁺的发光强度显著降低。掺Ag⁺硅酸盐玻璃经H₂热处理后, 再经过第二次离子交换往玻璃中掺Cu⁺是十分困难的。     

聚苯醚/钙镧钛微波复合基板

微波复合基板兼具树脂基体的高韧性和陶瓷填料优异的介电和热学性能, 是航空航天、电子对抗、5G通讯等领域的关键材料。本工作采用螺杆造粒与注塑成型相结合的新技术制备了聚苯醚(简写为PPO)为基体、钙镧钛(Ca_0.7La_0.2TiO₃, 简写为CLT)陶瓷为填料的新型微波复合基板, 并对基板的显微结构、微波介电性能、热学性能和力学性能进行表征。结果表明, 采用这种新技术制备的微波复合基板组成均匀且结构致密。随着CLT陶瓷的体积分数从0增大至50%, 基板的介电常数从2.65提高到12.81, 介电损耗从3.5×10 ^-3降低至2.0×10 ^-3 (@10GHz); 同时热膨胀系数从7.64×10 ^-5 ℃ ^-1显著降低至1.49×10 ^-5 ℃ ^-1, 热导率从0.19 W·m ^-1·K ^-1提高至0.55 W·m ^-1·K ^-1; 此外抗弯强度从97.9 MPa提高至128.7 MPa。填充体积分数40%CLT陶瓷的复合基板综合性能优异: ε_r=10.27, tanδ=2.0×10 ^-3(@10GHz), α=2.91×10 ^-5 ℃ ^-1, λ=0.47 W·m ^-1·K ^-1, σ_s=128.7 MPa, 在航空航天、电子对抗、5G通讯等领域具有良好的应用前景。     

Effect of lead on formation and dielectric tunability of (Pbx,Sr1–x)0.85Bi0.1TiO3 thin films

(Pb_x,Sr_{1 x})_0.85Bi_0.1TiO₃ thin films with the perovskite phase structure were prepared on an ITO glass substrate by sol-gel method. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and an impedance analyzer were respectively used in order to characterize the phase status, morphology and dielectric properties of the thin films. The results show that during the formation process of (Pb_x, Sr_{1 x})_0.85KBi_0.1TiO₃ thin films, the nucleus of the perovskite phase are initially formed and then congregated. These aggregated nucleus are then transformed as the perovskite-phase crystalline in the thin film. Finally, the crystalline phase grows and separates gradually to form the perfect crystalline-phase structure. The content of the perovskite phase formed in the thin film under rapid thermal process (RTP) is more than that formed under traditional heat treatment with kinetic equilibrium. This is due to the high active decomposed ions that form the perovskite phase directly when heat-treated by RTP. The formation of the perovskite phase therefore overcomes a much lower barrier under RTP than that under traditional calcinations. The structure of the perovskite phase has a close relation to the ratio of Pb/Sr in the system because of the radius difference between Pb²⁺ and Sr²⁺. The transformation temperature between the cubic and the tetragonal structures of the perovskite phase increases with increasing Pb²⁺ content because the radius of Pb²⁺ is larger than that of Sr²⁺. It appears at room temperature when the content of Pb²⁺/Sr²⁺ is about 40/60 in the thin film. Meanwhile, the tetragonality of the perovskite phase is increased when Pb²⁺ ions increase due to its high polarization. The higher tunability of the (Pb_x,Sr_{1 x})_0.85Bi_0.1TiO₃ thin film is exhibited when the film composition is close to the transformation point between the paraelectric and ferroelectric phases. Pb²⁺ions show a dominant factor to affect the Curie point of the system and then changing tunability.     

Sc3+和Ru4+联合取代BZN基陶瓷结构与介电性能的研究

采用传统的固相反应法制备致密的Bi_1.4Sc_0.1ZnNb_1.5-xRu_xO₇陶瓷样品, 研究Sc³⁺, Ru⁴⁺共同替代对Bi₂O₃-ZnO-Nb₂O₅陶瓷的相结构、晶体化学特性和介电性能的影响。结果表明: 当掺杂量x≤0.055 mol时, 样品保持单一的立方焦绿石结构。当掺杂量x=0.055 mol时, X射线衍射峰强度变弱, 峰形变宽。随着掺杂量的增加(0≤x≤0.04 mol), 陶瓷样品的晶格常数a和A位离子与第7个氧O′平均键长R_(A-O')逐渐减小, 结晶化学参数键价和AV(O')[A₄]增大, AV(O)[A₂B₂]减小, 48f(O)偏移量ξ增加。室温下样品的介电常数随着掺杂量的增加而减小, 介电损耗逐渐增加, 介电松弛特征减弱。低温下样品呈现明显的弛豫现象, 峰值温度T_m随着掺杂量的增加向高温方向移动。利用修正的Curie-Weiss(C-W)公式对样品ε_r-T曲线进行最小二乘法拟合, 得出样品的弛豫度γ由R0样品的1.57减小到R40样品的1.33。     

Ca2+ doping effects in (K,Na, Li)(Nb0.8Ta0.2)O3 lead-free piezoelectric ceramics

Lead-free (K_0.5−x/2Na_0.5−x/2Li_x)(Nb_0.8Ta_0.2)O₃ (KNLNT) and (K_0.49−x/2Na_0.49−x/2- Li_xCa_0.01)(Nb_0.8Ta_0.2)O₃ (KNLNT-Ca) ceramics were prepared by a conventional ceramic processing. Structural analysis shows that the Ca²⁺ doping takes the A site of ABO₃ perovskite and decreases the phase transition temperature. Property measurements reveal that as a donor dopant, the Ca²⁺ doping results in higher room-temperature dielectric constant, lower dielectric loss, and lower mechanical quality factor. In addition, the Ca²⁺ doping does not change the positive piezoelectric coefficient d₃₃, but increases the converse piezoelectric coefficient d₃₃^* significantly. This is likely due to the increase in the relaxation, as well as the appearance of (Ca_Na/K^•--V_Na/K′) defect dipoles.     

Optical properties, fluorescence mechanisms and energy transfer in Tm, Ho and Tm -Ho doped near-infrared laser glasses, sensitized by Yb

The optical properties of the rare elements Tm³⁺, Ho³⁺ and Yb³⁺ were systematically investigated in various glasses. The Tm³⁺ doped aluminozircofluoride glass shows higher quantum efficiency, longer lifetime and stronger fluorescence intensity than Tm³⁺ doped YSGG crystal and other Tm³⁺ doped glasses for the ³H₄ → ³H₆ transition. Similar quantum efficiency, longer lifetime and stronger fluorescence intensity were also found in Ho³⁺ doped aluminozircofluoride glass for the ⁵I₇ → ⁵I₈ transition. The higher quantum efficiencies of Tm³⁺ and Ho³⁺ in aluminozircofluoride glass are due to the longer lifetime and the lower phonon energy. The fluorescence mechanisms and energy transfer in the Yb³⁺ -Tm³⁺ system, Yb³⁺ -Ho³⁺ system and Yb³⁺ - Tm³⁺ -Ho³⁺ system were studied. The very strong fluorescence intensities in the Yb³⁺ -Tm³⁺ system for Tm³⁺ and the Yb³⁺ -Tm³⁺ -Ho³⁺ system for Ho³⁺ which are 1.68 times that of Tm³⁺ doped YSGG crystal and 2.25 times that of Tm³⁺---Ho³⁺ codoped YSGG crystal are attributed to the efficient Yb³⁺ → Tm³⁺, Yb³⁺ → Ho³⁺ and Tm³⁺ → Ho³⁺ energy transfer processes. The fluorescence processes are described by cross relaxations of ²F_5/2 → ³H₅ → ³H₄ → ³H₆ → ²F_7/2 and²F_5/2 → ³H₅ (or ²F_5/2 → ⁵I₆ → ³H₅) → ³H₄ → ⁵I₇ → ⁵I₈ → ³H₆ → ²F_7/2.     

Sm3+掺杂对SmxNiCo0.2Mn1.8O4热敏陶瓷性能的影响

采用室温同相法和烧结工艺制备SmxNiCo0.2Mn1.8O4(0≤x≤0.05)负温度系数热敏陶瓷,用XRD和XPS等手段对其进行表征,研究了Sm3+掺杂对其电性能的影响.结果表明,当sm3+掺杂量较低时(x≤0.02),可以制备出单一的尖晶石相,Sm3+取代尖晶石相八面体间隙中Mn3+有利于获得高热稳定性的尖晶石相...     

MOS structures with “chlorine” grown oxide and tungsten-gold metallization

Oxide layers produced by the thermal oxidation of silicon in an oxidising atmosphere containing trichloroethylene show better properties when used in MOS transistors. The dielectric strength is improved, and the surface state density is reduced from about 2.8 × 10¹¹ cm⁻² to 1.0 × 10¹¹ cm⁻² compared with normally oxidised silicon.     

粉末烧结法制备α-堇青石基玻璃陶瓷的析晶动力学和性能

在堇青石化学计量组分和非堇青石化学计量组分中分别添加B₂O₃, 通过玻璃粉末烧结法制备玻璃陶瓷,并研究了玻璃陶瓷的性能, 包括非等温析晶动力学、热学、力学和介电性能。本研究使用非堇青石化学计量组分制备了α-堇青石基玻璃陶瓷, 并加入B₂O₃促进α-堇青石析出, 提高MgO-Al₂O₃-SiO₂玻璃的结晶能力。玻璃成分中过量的MgO和SiO₂不会影响玻璃的析晶能力, 但会影响析晶的类型; 增加B₂O₃含量可以制备低热膨胀系数的α-堇青石基玻璃陶瓷, 但会降低玻璃陶瓷的软化点。此外, 增加B₂O₃含量还可以提高玻璃陶瓷的致密性和强度。α-堇青石基玻璃陶瓷的最大抗弯强度、弹性模量、断裂韧性和体积密度分别为(42.4±3.0) MPa、(34.0±2.9) GPa、(0.7±0.15) MPa·m^1/2和1.53 g/cm³。制备的α-堇青石基玻璃陶瓷表现出良好的介电性能(介电常数低至3.5), 热膨胀系数低至4.22×10^-6 K^-1。     

Nd3+:Lu2O3放电等离子烧结及光学性能

Lu₂O₃是具有高热导率而成为极具潜力的高功率激光介质材料。实验以商用氧化物粉体为原料, LiF为烧结助剂, 采用放电等离子烧结法制备了不同Nd³⁺掺杂浓度(C_Nd=0, 1at%, 3at%和5at%) Lu₂O₃透明陶瓷, 并研究了Nd³⁺掺杂浓度对Lu₂O₃陶瓷的物相、烧结性能、微观结构及光学性能的影响。结果表明：在高Nd³⁺浓度(5at%)掺杂后烧结样品仍为纯Lu₂O₃相;Nd³⁺掺杂对Lu₂O₃陶瓷烧结性能及微观形貌的影响有限;所有样品最终均表现出高致密性(99.5%以上)和优异的透光性能, 其中3at% Nd³⁺:Lu₂O₃的透过率最高, 在1064和2000 nm处的透过率分别为82.7和83.2%。Nd³⁺:Lu₂O₃透明陶瓷的最强发射峰位于1076和1080 nm;且随着Nd³⁺掺杂浓度的增加, 荧光强度降低, 寿命变短, 发生浓度淬灭。     

纳米铁钴合金/石墨复合材料的微波吸收性能研究

利用氧化石墨的吸附性能将Fe³⁺和Co²⁺吸附到氧化石墨层间制备出Fe³⁺Co²⁺/氧化石墨复合物, 再通过氢气还原制备出纳米铁钴合金/石墨复合材料, 采用XRD和SEM以及磁滞回线测试等手段对其晶体结构、微观形貌以及磁学性能进行表征, 探讨了FeCo合金含量对其微波吸收性能的影响。结果表明: 所制备的产物为石墨和纳米FeCo合金颗粒组成的二元复合材料, FeCo合金分散在石墨表面和层间, 粒径为30~150 nm。纳米铁钴合金/石墨复合材料是典型的软磁性材料, 饱和磁化强度随FeCo合金含量的减小而降低。随着FeCo合金含量的减少, 纳米FeCo/石墨复合材料的介电损耗逐渐增加, 磁损耗逐渐减小。FeCo合金含量适当时, 介电损耗和磁损耗的协同作用使复合材料具有较好的微波吸收性能。     

Blue, green and 0.8 μm Tm, Ho doped upconversion laser glasses, sensitized by Yb

To obtain efficient upconversion laser glass, the optical properties of Tm³⁺ and Ho³⁺ were investigated in various glasses. Fluoride glass was selected as base glass for upconversion. The efficient upconversion fluorescences corresponding to the ¹G₄→³H₆ and ³H₄→³H₆ transitions of Tm³⁺ and the ⁵S₂→⁵I₈ transition of Ho³⁺ were observed in Yb³⁺-Tm³⁺ and Yb³⁺-Ho³⁺ doped aluminozircofluoride glasses excited at 980 nm. The very stronge blue and green emission light can be observed visually. The upconversion processes observed were two-photon processes for ³F₄→³H₆, ⁵S₂→⁵I₈ transitions and three-photon processes for the ¹G₄→³H₆ transition and can be described by a rate equation model. The energy transfer and energy back-transfer were analyzed in Yb³⁺-Tm³⁺ and Yb³⁺-Ho³⁺ systems. The relationship between emission intensity, pumping intensity and dopant concentrations is described using a rate equation model and shows good agreement with experiments. The dynamics of excited state ( ) is also analyzed with the diffusion-limited model based on Yokota-Tanimoto theory.     

Si3N4掺杂氮化对Sr3SiO5:Eu2+荧光粉发光性能的影响

采用高温固相法制备Si₃N₄掺杂氮化Sr_2.99SiO_5-6xN_4x:0.01Eu²⁺荧光粉。采用XRD、EDS和SEM测试结果表明: N^3-进入Sr₃SiO₅基质晶格中取代部分O^2-离子, 形成了单一相Sr_2.99SiO_5-6xN_4x:0.01Eu²⁺固溶体。PL&PLE荧光光谱测试结果显示, Sr_2.99SiO_5-6xN_4x:0.01Eu²⁺荧光粉在344nm紫外光的激发下发射出红橙光, 属于Eu²⁺离子典型的 4f⁶5d¹→4f⁷电子跃迁。随着N浓度的增加, Sr_2.99SiO_5-6xN_4x:0.01Eu²⁺荧光粉发射光谱和激发光谱的强度明显增强。热稳定性测试结果表明, Si₃N₄掺杂氮化能够显著提高Sr₃SiO₅:Eu²⁺荧光粉的热稳定性。通过Arrhennius模型拟合结果表明横向穿越过程(crossover)引起的Sr₃SiO₅:Eu²⁺荧光粉氮化前后的温度猝灭。     

稀土离子掺杂Gd2O2S闪烁陶瓷的研究进展

稀土离子掺杂Gd2O2S闪烁陶瓷是20世纪80年代以后发展的硫氧化物闪烁体.高密度和高热中子吸收截面的Gd2O2S基质具有高的X射线和热中子阻止能力,稀土离子(Pr3+、Tb3+等)的掺杂使其表现出快衰减或高光产额等特性,在闪烁领域的应用中占据着重要地位.硫氧化合物的组分控制一直是其合成过程中需要解决的关键问题,Gd2...     

Er3+ 掺杂对Bi3Ti1.5W0.5O9-Bi4Ti3O12 共生无铅压电陶瓷性能的影响

用传统固相法制备了Bi_7-x Er _x Ti_4.5W_0.5O₂₁(BTW-BIT-xEr³⁺,x=0.05、0.10、0.15、0.25、0.35)共生铋层结构无铅压电陶瓷,用BTW-BIT-xEr³⁺的XRD和SEM表征其相结构和形貌,研究了Er³⁺掺杂对其上转换发光性能和电学性能的影响。结果表明：在这种陶瓷中生成了铋层状结构的单一晶相。在980 nm光波激发下所有组分的上转换荧光谱中都能清晰地观察到两个绿光和一个红光发射峰,峰的中心分别位于532 nm、548 nm和660 nm处。改变掺杂Er³⁺离子浓度可调节其强度比。根据BTW-BIT-0.15Er³⁺样品在532 nm和548 nm绿光的光强比拟合了290~440 K的温度灵敏度,结果表明440 K处的灵敏度最大为0.0023 K^-1。Er³⁺离子替代BTW-BIT-xEr³⁺伪钙钛矿层的Bi³⁺使氧空位浓度的降低,降低了高温介电损耗,提高了激活能和压电常数。BTW-BIT-0.15Er³⁺陶瓷的综合电学性能最优,分别为d₃₃=14 pC/N、T_c=697℃,tanδ=0.53%、Q_m=2055。这种陶瓷材料具有最优的发光性能和良好的热稳定性。     

Eu3+、Dy3+和Er3+对制备堇青石晶相转变的对比表征

以菱镁矿风化石、工业Al₂O₃和SiO₂微粉为原料, 固相反应烧结合成制备堇青石。通过在反应物中分别加入不同含量的Eu₂O₃、Dy₂O₃和Er₂O₃, 研究分析和对比了Eu³⁺、Dy³⁺和Er³⁺对堇青石晶相组成、晶粒大小、晶胞常数、结晶度及显微结构的影响。采用XRD和SEM表征试样中的晶相和显微结构, 利用X'Pert Plus软件对结晶相的晶胞参数和结晶度进行分析, 采用半定量法对试样晶相组成进行计算, 利用Scherrer公式计算堇青石的晶粒大小。结果表明: 由于Eu₂O₃、Dy₂O₃和Er₂O₃的加入, 通过固相反应烧结所得堇青石试样中出现了莫来石相, Eu³⁺、Dy³⁺和Er³⁺对Mg²⁺的置换作用改变了堇青石相晶格常数和晶胞体积。随着添加剂含量的增加, 堇青石结构中液相量增加, 相对结晶度降低, 常温致密度提高, 堇青石晶粒粒径减小。综合对比分析, Eu₂O₃对堇青石晶相转变的影响程度最弱, Er₂O₃对堇青石晶相转变的影响程度最强, 对提高合成堇青石的烧结性和热震稳定性效果最好。