镧掺杂钛酸铋铁电薄膜的研究进展

综述了镧掺杂钛酸铋的有关理论,详细介绍了目前镧掺杂钛酸铋铁电薄膜的制备方法、优缺点及其进展。讨论了工艺因素对薄膜性能的影响。认为镧掺杂钛酸铋铁电薄膜是一种具有应用前景的光电材料。     

掺镧钛酸铋薄膜制备过程的光谱研究

采用金属有机物分解法(MOD)制备了掺La钛酸铋铁电薄膜并对其膜的形成过程进行了红外、拉曼光谱研究,为高性能铁电薄膜的制备做出前期准备。研究表明,膜的形成经历了有机物分解和晶相转变过程,相变从600℃开始至700℃基本结束。结晶过程中掺入的La3 取代了晶格中Bi3 的位置,降低了钛酸铋的晶相转变温度,导致了晶格中TiO6构成的正八面体畸变,从而影响了晶体的结构及性能。     

铁掺杂对锰酸镧锶体系磁电性质的影响

通过测量样品的X射线衍射、电阻率-温度(p-T)曲线及磁电阻-温度(MR-T)曲线,研究了Fe掺杂对La0.67Sr0.33Mn1-xFexO3(0≤x≤0.200)陶瓷体系磁电性质的影响.结果表明:在x=0时,样品呈典型的铁磁金属性,随着Fe含量的增加,样品p-T曲线存在金属一半导体转变峰,并且该峰随Fe替代量的增加向低温方向移动.在x=0.200时,在实验温区观察不到金属-半导体转变峰.在高铁含量时只能在低温观察到磁阻效应.这些现象主要是由于样品中的Mn3 被Fe3 所替代,部分Mn3 -O2-Mn4 铁磁双交换作用键被打断,样品中的铁磁与反铁磁作用的相互竞争以及样品内部电子局域化所形成的极化行为等因素影响所致.     

铁酸铋功能陶瓷薄膜的液相自组装制备

利用自组装单层膜技术,以三氯十八烷基硅烷(octadecyl trichlorosilane,OTS)为模板,以硝酸铋和硝酸铁为原料,在玻璃基片上成功制备了铁酸铋(BiFeO3)晶态薄膜。采用接触角仪测量了紫外光照射后OTS单层膜的亲水性。通过X射线衍射、扫描电镜和能谱仪等表征了BiFeO3薄膜的物相、表面形貌及微观结构。结果表明:紫外光照射使OTS单层膜由原来的强疏水性转变为良好的亲水性,说明OTS自组装膜层表面已被羟基化。在70℃沉积8h并经600℃退火2h制备的BiFeO3薄膜结晶良好,薄膜样品的表面平整,厚度较为均匀,薄膜厚度约为100nm。     

铁酸铋薄膜的掺杂改性与光伏效应研究进展

铁酸铋在室温下同时具有铁电、铁磁性能,是目前最具应用前景的无铅多铁性材料,为了实现器件应用,开展铁酸铋薄膜制备及掺杂改性研究十分重要。最近,铁酸铋薄膜的光伏效应及太阳能电池应用受到广泛关注。本文介绍了铁酸铋的晶体结构、铁电性能和铁酸铋薄膜的制备方法。重点总结了铁酸铋薄膜替位掺杂及其光伏效应研究的最新进展,最后指出有关研究存在的问题和未来的重点研究方向。     

铁酸铋薄膜的阻变效应和导电机制

针对脉冲激光沉积法制备的铁酸铋薄膜展开研究,利用电流–电压(I–V)特性曲线表征样品的阻变现象,对样品施加不同极性、大小的电压,其I–V曲线呈现出不同高低阻值的变化。通过对I–V曲线拟合,发现样品的导电机制符合空间电荷限制电流。结合正向电压下从高阻到低阻的转变,负向电压下从低阻到高阻的转变规律,验证样品的阻变效应符合陷阱能级的填充和脱陷,即陷阱能级的填充程度不同导致电极与铁酸铋界面势垒高度不同从而导致薄膜阻值的变化。     

晶粒尺寸对铁酸铋光催化性能影响研究

本文用水热法成功制备了微米级铁酸铋晶粒。在前驱体浓度大于2.5 mmol/L,矿化剂浓度大于10 mmol/L的条件下,可以得到纯相铁酸铋Bi Fe O_3。研究了晶粒尺寸对铁酸铋光催化性能的影响。结果表明:时间及温度对Bi Fe O_3相结构没有影响,但在一定程度上会影响产品的粒径,保温时间越短,铁酸铋晶粒尺寸越小,其光催化性能就越好。     

溶胶-凝胶法制备掺钙钛酸锶铋铁电薄膜

利用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了CaxSr1-xBi4Ti4O15(CxS1-xBT,x=0～1)铁电薄膜.研究了不同Ca2取代量对薄膜的微观结构、取向生长、铁电性能以及介电性能的影响.结果表明:当Ca2 取代量为x=0.4时,C0.4S0.6BT铁电薄膜样品在一定程度上沿a轴择优取向;样品致密性较好,晶粒呈球型,且大小均匀,尺寸约为100nm.C0.4S0.6BT薄膜的剩余极化强度为8.37μC/cm2,矫顽场强为72kWcm;在1 Hz～1 MHz频率范围内,相对介电常数为234～219,介电损耗为0.009～0.073.     

制备过程对掺铝氧化锌薄膜性质的影响

文章采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备得到了高透光率,高导电性的掺铝氧化锌薄膜（AZO）,利用原子力显微镜、扫描电镜、X射多次退火的制备过程不仅可以得到可见光区透光率大于85%,电阻率为7.2×10-5Ω·m的透明导电薄膜,而且因省略了热处理过程而简化了制备工艺,缩短了制膜时间。线衍射仪和紫外可见分光光度计等研究了三种不同的制备过程对AZO性质的影响。结果表明,制备过程的不同导致了薄膜的表面形貌、结构和导电性质方面的差别,其中分层多次退火过程有利于晶粒长大,形成结晶度高且具有单一（002）取向的AZO薄膜,同时改善薄膜的导电性能。分层     

掺杂工艺对Al-F共掺ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂工艺在普通玻璃基片上制备出Al-F共掺杂ZnO薄膜,共掺杂离子浓度从0．25％增加到1．25％,退火气氛分别为空气、氢气和氩气,退火温度均为450℃。利用SEM测试方法研究了共掺杂离子浓度和退火气氛对薄膜表面形貌的影响;用紫外-可见分光光度计及四探针法等仪器对其对其透光性以及电阻率进行了测试,进一步研究了退火气氛对薄膜光电性能的影响。结果表明：制备的Al-F共掺杂ZnO薄膜多数表面平整,晶粒致密均匀;各种气氛下制备的薄膜在可见光大部分范围内透过率均超过80％;通过比较不同气氛下各种薄膜的电阻率,得知在H2气氛中退火处理后其电阻率最低为9．36×10^-2Ω·cm;与单一掺杂Al离子或F离子的薄膜相比较,Al—F共掺ZnO薄膜电阻率最低。     

锌锰共掺杂铁酸铋磁性和光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法合成了锌锰共掺杂铁酸铋（BiFeO3）纳米粉体。锌锰共掺杂使得铁酸铋粉体的晶体结构从R3c三角晶型转变成了P4mm立方晶型。样品中的铋、铁均为+3价,掺杂的锰和锌分别以+4价和+2价的价态存在。5%锰掺杂（原子数分数）未对铁酸铋的微观形貌产生显著影响,锌的引入则使得样品的颗粒尺寸增加。锌锰共掺杂铁酸铋的磁性随着锌掺杂量的增加而减弱,使得铁酸铋在可见光区的吸收显著增强。对样品光催化测试结果显示,5%锰和2.5%锌共掺杂（原子数分数）铁酸铋样品具有最好的光催化活性。     

Nd和Mg共掺杂钛酸铋铁电薄膜的电性能研究

利用化学溶液沉积法在Pt/Ti/Si O2/Si(100)基底和700℃条件下分别制备了Nd和Mg(不同浓度)共掺杂的钛酸铋薄膜Bi3.15Nd0.85Ti(3-x)Mg2xO12(BNTM)(x=0.00,0.06,0.10和0.14),并进行了这一系列薄膜的包括微结构、介电、铁电和漏电流等特性的研究和对比。发现当Mg含量为x=0.10时,薄膜具有较高的剩余极化强度(2Pr=33.40μC/cm2)和介电常数(ε=538,频率为1k Hz),其漏电流密度为10-8A/cm2。讨论了相关的物理机制。     

稀土镧对镍-铁合金镀层铁含量及耐蚀性的影响

研究了在以柠檬酸钠为稳定剂的电镀溶液中加入稀土镧添加剂电镀Ni-Fe合金镀层。通过改变镀液中FeSO_4浓度、控制电流密度及在镀液中加入不同含量的稀土添加剂,可得到铁含量不同的Ni-Fe合金镀层。实验结果表明,在Ni-Fe合金镀液中加入稀土添加剂,可使合金镀层的耐蚀性有所提高。     

铁酸铋光催化剂改性的研究进展

铁酸铋是一种钙钛矿型半导体光催化剂,因具有合适的光学带隙、良好的化学稳定性及可见光吸收性等特点而备受青睐.然而,铁酸铋的光生电子-空穴对复合率高,载流子效率较低,导致其光催化活性较弱,限制了其实际应用.在概述铁酸铋结构和光催化机理的基础上,该文着重综述了贵金属沉积、半导体复合、金属离子掺杂等铁酸铋改性方法的作用机理与研究进展,探讨了铁酸铋光催化剂未来的发展方向.     

铁酸铋光催化剂改性的研究进展

铁酸铋是一种钙钛矿型半导体光催化剂,因具有合适的光学带隙,良好的化学稳定性及可见光吸收性等特点而备受青睐。然而,铁酸铋的光生电子空穴对复合率高,载流子效率较低,导致其光催化活性较弱,限制了其实际应用。在概述铁酸铋结构和光催化机理的基础上,着重综述了贵金属沉积、半导体复合、金属离子掺杂等铁酸铋改性方法的作用机理与研究进展,探讨了铁酸铋光催化剂未来的研究方向。     

掺硼浓度对金刚石薄膜电极电化学性能影响的研究

以不同掺硼浓度的金刚石薄膜作为电极材料,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性能,着重分析了掺硼浓度对金刚石电极电化学性能的影响.结果表明,随着掺硼浓度的增加,电极的电势窗口略微变小,背景电流也随之变大.在铁氰化钾电解液中,未掺杂金刚石薄膜的电极表面进行的不是可逆反应,而硼掺杂金刚石膜电极表面在反应过程中有着良好的活性和准可逆性;并且随着掺硼浓度的增加,其动力学过程主要受扩散过程控制.金刚石膜电极对苯酚模拟有机污染物的循环伏安实验表明,所考察的三个硼浓度不断增加的电极的氧化峰电流密度分别为0.8,1.9和5.1 mA(cm(2,说明在本实验范围内,金刚石膜电极对苯酚催化氧化作用随着掺硼浓度的增加而增强.     

双钙钛矿锶铁钼氧薄膜的制备和电学性质研究

本文通过溶胶-凝胶的方法在Si单晶片上制备了定向生长的双钙钛矿结构的巨磁电阻薄膜材料Sr2FeMnO6(SFMO)。X射线衍射结果表明,该SFMO薄膜在硅单晶片上成相情况较好,薄膜为多晶结构,晶格常数a=78.916 nm、b=75.995 nm、c=103.686 nm。电流-电压(I-V)特性曲线表明SFMO具有类似于p-n结的整流特性。SFMO独特的电学性质,有可能在某些应用领域中被用作为半导体的替代材料;同时由于SFMO的电输运行为与磁学行为的相互关联,使得SFMO在电子自旋器件的应用成为可能。     

厚度对掺铝氧化锌透明导电薄膜性质的影响

采用紫外光助溶胶一凝胶法在玻璃基底上制备了掺铝氧化锌薄膜。研究了厚度对薄膜性质的影响,结果表明：所有薄膜均由具有c轴优先生长取向的六角纤锌矿结构的ZnO晶体构成,晶体的粒径随厚度的增加而先增大,达到最大值后,不再随厚度的增加而改变;薄膜的方阻随厚度的增加先减小,在达刮最小值2．1×10^2Ω／口后,随厚度的增加又略有增大;而所有薄膜均是透明的,在可见光区的透光率〉80％。     

铒镱共掺磷酸镧纳晶的合成和近红外荧光性质

以磷酸三丁酯作为配体,使用高温溶液法合成了掺铒磷酸镧纳米晶体,高分辨电镜和XRD结果表明产物尺寸均一,直径4nm左右,具有高度的结晶性,在甲苯等有机溶剂中分散性良好.近红外发光光谱表明,产物在1535 nm处有发光峰,半高全宽为50 nm,高于目前掺铒光纤放大器(EDFA)的增益带宽.通过IR、元素分析研究发现,使用真空干燥等方法不能有效去除纳晶表面的羟基.为了进一步消除表面缺陷和猝灭基团对纳晶发光性质的影响,我们尝试在其外围生长一层LaPO_4壳做成核壳粒子以消除表面缺陷和隔离猝灭基团,结果表明,新的纳晶的发光强度得到了显著提高.     

铒/镱共掺硼酸钙镧晶体的生长和光谱性质

在CaO-Li2O-B2O3助熔体系中,生长了掺铒和镱的硼酸钙镧(Er3 :Yb3 :La2CaB10O19,Er:Yb:LCB)晶体.Er:Yb:LCB晶体中Er3 ,Yb3 的分凝系数分别为0.50,0.25.X射线衍射分析表明:Er:Yb:LCB和LCB具有相同的晶体结构.Er:Yb:LCB晶体的熔点大约为1046℃.Er:Yb:LCB晶体的吸收光谱和荧光光谱的测试结果表明:与Er:LCB相比,Er:Yb:LCB晶体在970 nm的吸收系数显著提高,在1 531 nm的发射强度也显著增强,其荧光寿命为0.48 ms.