PbTiO_3/BiFeO_3多层薄膜的铁电性质

用溶胶一凝胶方法在LaNiO3底电极上制备了BiFeO3/PbTiO3多层薄膜.研究了室温下薄膜的结构,铁电性质和漏电流性质,并将其与纯的BiFeO3薄膜的性质进行了比较.从薄膜的XRD模式中可以观察到共存的BiFe3O相和PbTiO3相.通过电滞回线测量发现,在较低的测试电场下,BiFeO3/PbqTiO3多层薄膜表现出反铁电性;而在较强的测试电场下表现出铁电性.相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/PbTiO3多层薄膜能够承受更高的测试电场而获得充分极化,从而表现出较强的铁电性.漏电流特性测试表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/PbTiO3多层薄膜具有更低的漏电流.     

快速退火工艺条件下温度对Bi4Ti3O12铁电薄膜微观结构与性能的影响

采用快速退火工艺在Pt/Ti/SiO2/p-Si衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜.研究了退火温度对薄膜微观结构、铁电特性及介电性能的影响.研究表明:退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜晶相结构的影响显著,对晶粒尺寸和表面形貌的影响较小,但退火温度超过800℃后会出现焦绿石等杂相;低于750℃时,薄膜的剩余极化随退火温度升高而增大,高于750℃时却有所减小,但矫顽电场随退火温度升高而逐渐降低;退火温度对薄膜的漏电流密度有一定的影响,薄膜的漏电流密度在200kV/cm极化电场作用下低于3×10-9A/cm2,750℃时的剩余极化和矫顽电场分别为11μC/cm2和77kV/cm,具有较好的铁电和介电性能.     

化学溶液沉积法制备的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的电学性能研究

采用化学溶液沉积工艺在电阻率为 6～ 9Ω·cm的n -Si(10 0 )衬底上生长Bi4Ti3O1 2 铁电多晶膜 ,研究了薄膜的电学性能 ,结果表明在 6 50℃下退火 1h得到的Bi4Ti3O1 2 薄膜具有良好的介电和铁电性能 ,其介电常数ε =12 9,剩余极化Pr=5.1μC/cm2 ,矫顽电场Ec=96kV/cm。     

飞秒脉冲激光沉积Si基a轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜.X射线衍射(XRD)表明室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12/Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm.在500℃沉积的Bi4Ti3O12/Si(111)薄膜呈a轴择优取向.测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性.a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC/cm2,矫顽力Ec=48kV/cm.     

LaNiO3底电极上的BiFeO3薄膜的铁电性能

用溶胶一凝胶方法在LaNiO3底电极上制备了500℃退火的BiFeO3薄膜.研究了室温下薄膜的结构,介电与铁电性质和漏电流性质.XRD研究表明薄膜呈R3m结构,没有观察到不纯相.铁电性研究表明,薄膜具有大的剩余极化强度,在600 kV/cm的测试电场下,薄膜的剩余极化强度为20uC/cm2,矫顽场为440 kV/cm.介电性质研究表明,在整个测试频率范围内,薄膜具有小的介电损耗.而漏电流特性测试表明,通过工艺的改进,有效的限制了BiFeO3薄膜的漏电流.     

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.     

La对BiFeO3薄膜的替代效应

用溶胶-凝胶方法在LaNiO3底电极上制备了纯的和10%A位La替代的BiFeO3薄膜.研究了室温下薄膜的介电与铁电性质和漏电流性质.铁电性研究表明,通过La替代,薄膜的铁电性得到显著增强,剩余极化强度由1.67 μC/cm2增加到2.20 μC/cm2.介电性质研究表明,在整个测试频率范围内,La替代的薄膜的介电性得到了增强.低频下的介电损耗增加而高频的介电损耗减少.而漏电流特性测试表明,La替代有效的限制了BiFeO3薄膜的漏电流.     

Ag/Bi3.25La0.75Ti3O12/Bi4Ti3O12/Si结构铁电薄膜制备及其铁电性能的研究

利用溶胶-凝胶(sol-gel)方法,在硅基底上制备了Bi3.25La0.75Ti3O12/Bi4Ti3O12/Si铁电薄膜,其中Bi4Ti3O12作为缓冲层.用XRD方法分析了该结构铁电薄膜的物相结构;用扫描电镜对薄膜样品进行表面形貌观察;并且对该结构的铁电性能进行了研究.     

飞秒脉冲激光沉积Si基α轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜．X射线衍射(XRD)表明:室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm．在500℃沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈a轴择优取向．测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的,Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性．a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC／cm2,矫顽力Ec=48kV／cm．     

La0.5Sr0.5CoO3底电极上的BiNdFeO3薄膜的电性质。

用溶胶．凝胶方法在La0.5Sr0.5CoO3底电极上制备了纯的和10％A位Nd替代的BiFeO3薄膜。对薄膜的结构、形貌和电性质进行了研究。XRD研究表明两薄膜呈随机取向。而SEM测试结果表明，通过Nd替代，构成薄膜的晶粒显著减小，表面出现了针孔。铁电性研究表明，通过Nd替代，薄膜的铁电性得到显著增强，剩余极化强度由1．87μC/cm^2。增加到3．11μC/cm^2。而漏电流特性测试表明，Nd替代有效地限制了BiFeO3薄膜在正向偏压下的漏电流。     

Construction of novel TiO_2/Bi_4Ti_3O_(12)/MoS_2 core/shell nanofibers for enhanced visible light photocatalysis

TiO2/Bi4 Ti3 O12 hybrids have been widely prepared as promising photocatalysts for decomposing organic contaminations.However,the insufficient visible light absorption and low charge separation efficiency lead to their poor photocatalytic activity.Herein,a robust methodology to construct novel TiO2/Bi4 Ti3 O12/MoS2 core/shell structures as visible light photocatalysts is presented.Homogeneous bismuth oxyiodide(BiOI) nanoplates were immobilized on electrospun TiO2 nanofiber surface by successive ionic layer adsorption and reaction(SILAR) method.TiO2/Bi4 Ti3 O12 core/shell nanofibers were conveniently prepared by partial conversion of TiO2 to high crystallized Bi4 Ti3 O12 shells through a solid-state reaction with BiOI nanoplates,which is accompanied with certain transition of TiO2 from anatase to rutile phase.Afterwards,MoS2 nanosheets with several layers thick were uniform decorated on the TiO2/Bi4 TiO3 O12 fiber surface resulting in TiO2/Bi4 Ti3 O12/MoS2 structures.Significant enhancement of visible light absorption and photo-generated charge separation of TiO2/Bi4 Ti3 O12 were achieved by introduction of MoS2.As a result,the optimized TiO2/Bi4 Ti3 O12/MoS2-2 presents 60% improvement for photodegrading RhB after 120 min irradiation under visible light and 3 times higher of apparent reaction rate constant in compared with the TiO2/Bi4 Ti3 O12.This synthetic method can also be used to establish other photocatalysts simply at low cost,therefore,is suitable for practical applications.     

退火温度对Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜结构及其性能的影响

采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和微观形貌进行了表征,通过改变退火温度制得了具有单一钙钛矿结构的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜.然后将该薄膜与环氧树脂形成复合结构材料.对其铁电性能以及复合材料的阻尼性能进行了测试,结果表明,退火温度的升高有利于改善薄膜的铁电性能,在750℃下退火的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜,其剩余极化值2Pr达到了68.6μC/cm~2, 矫顽场强2E_c达到158.7kV/cm;同时退火温度的升高还有利于薄膜致密度的提高,对复合材料的阻尼性能也有一定的改善,当退火温度达到800℃,复合材料的阻尼损耗因子达到最大值,阻尼温域最宽,阻尼性能最好.     

熔盐法制备片状CaBi_4Ti_4O_(15)晶粒的研究

以TiO_2、CaCO_3和Bi_2O_3为原料,加入NaCl和KCl(物质的量比为1:1)为熔盐,采用熔盐法制备Ca-Bi_4 Ti_4 O_(15)片状晶体.研究了熔盐含量、合成温度以及保温时间对制备CaBi_4 Ti_4 O_(15)片状晶体的影响,并对其反应机理进行了初步的探讨.结果表明,当熔盐质量分数为30%时开始生成CaBi_4 Ti_4 O_(15),当熔盐质量分数增加到40%左右时可获得较纯的CaBi_4 Ti_4 O_(15)相.熔盐含量对钛酸铋钙晶体的形貌有一定的影响,随着熔盐含量的增加,CaBi_4 Ti_4 O_(15)片状晶体逐渐长大,各向异性程度增大.合成温度的升高和保温时间的延长有利于CaBi_4 Ti_4 O_(15)片状形貌的形成.制备完整片状形貌的CaBi_4 Ti_4 O_(15)晶体的最佳熔盐含量为40%,合成温度为1150℃,保温时间为4h.     

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。     

钛氧化物的蒸发特性

试验以Ti2O3、Ti3O5和TiO2作为初始膜料，在ZZS7OO—6／G型真空镀膜机上采用O^2-离子束辅助蒸发制备氧化钛薄膜。用XRD检测方法确定各种膜料和薄膜的相成分，并全面的分析了各种膜料的蒸发特性和薄膜；用分光光度计测量薄膜的透射率，并分析薄膜的光学性能。试验表明，在采用Ti2O3、Ti3O5和TiO2作为蒸发制备氧化钛薄膜时，在钛的氧化物中存在Ti3O5固态同一蒸发相；各种膜料在蒸发时，发生分解，熔池中的物质的成分逐渐转变并晟终完全成同一蒸发相成分。     

Bi4Ti3O12光催化粉体的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Bi4Ti3O12粉体,通过DSC-TGA、XRD以及光催化降解甲基橙的分析,研究了热处理温度、蒸馏水加入量及溶胶陈化时间等制备条件对光催化活性的影响.结果表明,通过优化制备条件后,所制备样品的带隙能约为2.89eV,在普通日光灯下对甲基橙的降解率普遍大于相同条件下P25的降解率.     

0.94[(Na0.96-xKxLi0.04)0.5Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3无铅压电陶瓷的压电介电特性

对无铅压电陶瓷0.94[(Na0.96-xKxLi0.04)0.5Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3的性质随K含量的变化进行了系统研究,获得压电应变常数d33高达185pC/N的0.94[(Na0.80K0.16Li0.04)0.5-Bi0.5]TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷.随着K掺杂量的增加,该陶瓷材料的介电温谱峰值向右明显移动,其介电峰温度明显升高.     

RTGG法制备(Na_(0.84)K_(0.16))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅压电织构陶瓷的研究

以NaCl-KCl熔盐法制备出了片状的Bi4Ti3O12微晶模板,选用此模板分别采用干法和湿法流延工艺结合RTGG技术制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3无铅压电织构陶瓷。研究了不同工艺条件下获得的织构陶瓷烧结行为、织构度、显微组织结构和电性能的变化规律。结果表明,(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷的烧成温度范围只有10~20℃,其介电性能、压电性能呈现明显的各向异性,沿垂直于流延方向织构陶瓷的各种电学性能均明显优于平行于流延方向的电学性能,两种流延方法在1150℃烧结所得的(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷在显微组织结构和电性能方面均表现出最强的各向异性,该织构陶瓷的压电常数d33=134pC/N。     

水热合成无铅压电陶瓷粉体

简述了水热法在国内外的发展现状,重点介绍了目前水热法制备BaTiO3、(K1-xNax)NbO3、Na0.5Bi0.5-TiO3以及Bi4Ti3O12等4种无铅压电陶瓷粉体的工艺过程,及其在制备4种粉体过程中对粉体尺寸、形貌的控制和独特的优势,同时简要评述了近年来微波水热法制备无铅压电陶瓷粉体的新工艺进展,指出水热法在制备无铅压电陶瓷方面具有一定的优势,可以制备出纯度和结晶性高、颗粒分布均匀、尺寸和形貌可控的高性能简单化合物无铅压电陶瓷粉体。下一步研究的重点和难点为合成组分可控的复杂化合物,为真正实现压电陶瓷和器件的无铅化革命作贡献。