离子束溅射法制备La0.5Sr0.5CoO3薄膜的拉曼光谱分析

采用离子束溅射在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和铝酸镧(LaAlO3)上制备了La0.5Sr0.5CoO3的钙钛矿薄膜.利用拉曼光谱,研究了不同热处理温度和不同衬底对LSCO薄膜材料的晶体结构、分子振动模式和化学键的影响.研究发现La0.5Sr0.5CoO3钙钛矿薄膜的晶体结构随着热处理温度的升高发生明显的相变,由排列无规则态朝着正交晶系结构转变,Co-O键构成的八面体间的相对运动强度逐渐减弱.另外,还发现La0.5Sr0.5CoO3钙钛矿薄膜在衬底氧化锫(YSZ)上的Co-O键振动频率要小于在衬底铝酸镧(LaAlO3)上的振动频率,这与两者的品格失配程度有关.     

固体氧化物燃料电池Ln0.5Sr0.5CoO3薄膜阴极材料电学性能研究

采用离子束溅射法在YSZ(110)衬底上制备Ln0.5Sr0.5CoO3(Ln=La,Pr)钙钛矿多晶薄膜,研究了载流子浓度、迁移率与温度的关系,分析了A位置稀土离子半径rA3+对电导率的影响.结果表明,在375K～667K温度范围内,La0.5Sr0.5CoO3薄膜的载流子浓度由4.76×1027/m3升高到9.43×1027/m3,迁移率由0.21cm2/Vs升高到0.218cm2/Vs;Pr0.5Sr0.5CoO3薄膜的载流子浓度由0.58×1027/m3升高到7.9×1027/m3,迁移率由0.0853cm2/Vs升高到0.172cm2/Vs.Ln0.5Sr0.5CoO3薄膜的霍尔系数激活能EH与电导激活能Eα的比值近似为2/3,符合Emin和Holstein的小极化子绝热区域导电理论.     

La0.5Sr0.5CoO3晶体微结构振动形态的模拟计算

采用离子束溅射法制备了钙钛矿型复合氧化物La0.5Sr0.5CoO3(LSCO) 薄膜,测试了La0.5Sr0.5CoO3(LSCO) 薄膜的拉曼光谱,采用Gaussian 03W量子化学软件从头计算了这种晶体的拉曼光谱.实验和计算均表明,钙钛矿晶体LSCO的基本结构单元为钴氧八面体,钴氧八面体的振动频率与其振动模式密切相关;并给出了拉曼谱峰的振动频率与振动方式之间的对应关系;通过改变Co-O键长值,对CoO6八面体振动方式和频率进行计算拟合,研究了热处理温度和衬底对晶胞化学键长度变化的影响.     

Preparation and Electrical Transport Properties of Perovskite Oxide Ln0.5Sr0.5CoO3

The superfine powders of Ln0.5 Sr0.5 CoO3 （Ln = La, Pr, Nd, Sm, Eu） were obtained by solid state reactions. The crystal structure and electrical transport properties of samples doped with different rare earth elements as well as the forming process of the Perovskite structure were studied. The result shows that when the temperature reaches 1200 ℃, the samples will become a steady and unitary Perovskite phase by solid state reactions. The conductive behavor at low temperature is consistent with small polaron mechanism （i. e., localized electronic carriers having a thermally activated mobility）. However, the maximum of conductivity appears at about 700 ℃, and the conductivity of La0.5Sr0.5CoO3 is the biggest in the intermediate-temperature （600 - 850 ℃ ）, so it is fit for cathode material of intermediate-temperature solid oxide fuel cells.     

倾斜衬底上沉积的钙钛矿结构氧化物薄膜的电阻各向异性

用脉冲激光沉积法(PLD)分别在平的和倾角为10°、15°、20°的LaAlO3倾斜衬底上制备了La0 5Sr0 5CoO3薄膜和La0 67Ca0 33MnO3薄膜。用四探针法测量薄膜表面的电阻,发现平衬底上生长的薄膜没有电阻各向异性,而倾斜衬底上生长的薄膜存在电阻各向异性现象,并且倾角越大,电阻各向异性越明显。这是由于倾斜衬底上薄膜的自组织结构造成的。     

Sm0.5-x Gdx Sr0.5CoO3-δ阴极材料的制备及其性能表征

采用固相法制备了钙钛矿型氧化物Sm0.5-xCdxSr0.5CoO3-δ(x =0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)粉体.利用XRD分析材料的物相组成,用热膨胀仪测定了材料的热膨胀系数.利用交流阻抗法测试了Sm0.5-xGdxSr0.5CoO3-δ/SDC复合阴极的极化电阻.结果表明,粉体在1200℃热处理6h后形成正交钙钛矿型结构;从室温到800℃范围内,材料的平均热膨胀系数TEC为11.43×10-6℃-1～14.35×10-6℃-1,掺杂Gd3+以后Sm0.5-xGdxSr0.5CoO3-δ样品的热膨胀系数比Sm0.5Sr0.5 CoO3-δ样品的热膨胀系数略有增加.800℃时,复合阴极的极化电阻随x的增大先减小后增大,在x=0.1时,最小为0.05Ω;所有样品的极化电阻随测试温度的升高而降低.     

钙钛矿氧化物Eu_(1-x)Sr_xCoO_(3-δ)的结构和性能

以固相反应法合成了钙钛矿型复合氧化物Eu_(1-x)Sr_xCoO_(3-δ)(x=0.1,0.3,0.5,0.7)材料。研究了各样品的晶体结构、化学状态和电输运性能,测试了样品在不同温度下的直流电导率。结果表明,合成样品都呈类钙钛矿结构,在低温段,载流子具有p型小极化子导电特征,同时,样品随着掺杂比例的变化晶格氧变化较大,Eu0.5Sr0.5CoO3-δ氧空位浓度最大,氧输运性能较好,是较好的固体氧化物燃料电池阴极材料。     

Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ(Ln=Pr,Nd)氧化学扩散性能的研究

采用固相反应法合成了Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ(Ln=Pr,Nd)钙钛矿氧化物样品,通过XRD和XPS研究样品的物相结构与化学状态,用电导驰豫法研究样品的氧化学扩散系数.实验结果表明,Ln0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ的氧化学扩散系数随温度的升高而上升;样品Pr0.7Sr0.3Co0.9Cu0.1O3-δ氧扩散系数在800℃时达到3.97×10-5cm2·s-1,是比较理想的中温固体氧化物燃料电池阴极材料.     

热重法研究BaRE(Cu0.5Fe0.5)2O5+δ的氧含量变化及其透氧性能

用热重法研究了BaRE(Cu0.5Fe0.5)2O5+δ(RE=Lu～Pr)样品的氧含量的变化.结果表明仅RE=Pr、Nd、Gd时样品的氧含量随温度和氧分压变化而变化,其它样品的氧含量基本不发生变化.用暂态热重法研究了氧在RE=Pr、Nd、Gd样品的表面反应速度,发现氧在表面吸附速率比脱附要快.     

衬底温度对STO/YSZ/GDC超晶格电解质的影响

以Al₂O₃作为单晶衬底,采用激光脉冲溅射技术(PLD)制备了四种不同衬底温度的STO/YSZ/GDC(SrTiO₃/8 mol%Y₂O₃∶ZrO₂/Ce_0.9Gd_0.1O_2-δ)超晶格电解质。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜生长特性进行表征,利用频阻抗/材料分析仪测试了STO/YSZ/GDC超晶格电解质的电学特性。结果表明,当衬底温度为750℃时,STO/YSZ/GDC超晶格电解质表面平整,晶粒排列紧密,薄膜整体结晶良好;STO、YSZ和GDC都沿(111)取向择优生长。随着衬底温度的提高,晶粒尺寸减小,克服的势垒降低,活化能变小,电导率增大。     

Zn-Sn-O透明导电膜的制备和光电性质

采用射频磁控溅射法在 70 5 9玻璃衬底上低温制备出Zn Sn O透明导电薄膜。制备薄膜为非晶结构 ,并且具有很好的稳定性 ,与玻璃衬底具有良好的附着性。薄膜主要是依靠膜中的氧空位导电 ,薄膜的电阻率强烈地依赖溅射气体中的氧分压。制备薄膜的最低电阻率为 2 2 7×10 - 3Ω·cm ,在可见光范围内的平均透过率达超过 90 %。     

Sm0.5-xGdxSr0.5CoO3-δ/30%Ce0.9Gd0.1O1.95复合阴极的制备及性能研究

采用固相反应法制备了中温固体氧化物燃料电池阴极材料Sm0.5-xGdxSr0.5CoO3-δ(SGSC),用溶胶-凝胶法制备了Ce0.9Gd0.1O1.95(GDC)电解质粉体。用X射线衍射仪、热膨胀仪及交流阻抗谱法分别对SGSC材料的结构、化学稳定性、热膨胀性质及SGSC/30%GDC阴极的电化学性能进行了研究。结果表明,经1100℃焙烧6 h的SGSC粉体均形成单相正交钙钛矿结构,SGSC与GDC电解质在高温下具有良好的化学相容性。随着Gd3+含量的增加,材料的热膨胀系数无规律性变化,极化电阻先减小后增加,在x=0.15时,以SGSC/30%GDC为复合阴极的极化电阻最小,750℃时,Rp=0.03Ω.cm2。     

磁控溅射法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)双面超导薄膜

采用大直径中空柱状阴极磁控溅射装置和筒形加热器制备了高质量YBa2 Cu3O7-x双面超导薄膜。使用衬底为 (0 0 1)LaAlO3和 (0 0 1)YSZ。双面超导薄膜零电阻温度TC=89～ 91K ,临界电流密度JC≥ 10 6A/cm2 (77K ,零场下 ) ,微波表面电阻RS<1mΩ(77K ,10GHz)。对不同氧氩比下制备的双面膜进行了性能的比较。当O2 ∶Ar =1∶2 .5 ,衬底温度在80 0℃时 ,制备出了高质量的双面超导薄膜。同时对双面超导薄膜进行了微结构分析。用制备的 2 5mm× 2 0mm双面膜研制成功中频滤波器 ,中心频率为 1 0 6GHz时 ,插损为 0 6 7dB。     

Preparation and Performance of Sm0.5Sr0.5CoOa-Ag Composite Cathode forIT-Solid Oxide Fuel Cell

Metal silver (Ag) was added into Sm0.5 Sr0.5CoO3(SSC) by nitrate pyrolysis method to obtain porous cathode material (SSC-Agx) for SOFC. Thecomposite phases in the se materials of SSC-Agx were identified by X-ray diffraction. The microstructure ofan electrode on Ce0.sSm0.2O1.9 intermediatetempera-ture electrolyte by spray method, polarization curveand the imperaturepedance spectra at low and intermediate (500-800℃) were investigated. The results show that the material containing 20% Ag exhibits the best electrochemical properties, its total impedance of cathode is only 1/11 of SSC at 600℃,and a quarter of SSCs at 750℃. The composite tech-nique of cathode Sm0.5Sr0.5CoO3 added with Ag is an efficient method to improve the cathode performance of SOFCs operating in the range of intermediate tempera-ture.     

制备方法对( Ce0.6Zr0.4O2)0.5(Al2O3)0.5储氧材料性能的影响

分别利用氨水共沉淀法和柠檬酸溶胶-凝胶法制备稀土储氧材料( Ce0.6Zr0.4 O2)0.5(Al2 O3)0.5,并用XRD、BET、H2 - TPR、SEM和EDX等手段研究制备方法对(Ce0.6 Zr0.4 O2 )0.5( Al2O3 )0.5的晶相结构、比表面积、平均孔径、孔容、储氧性能、还原性能、样品各组分含量以及颗粒形貌的影响.结果表明两种方法制备样品均为立方晶相的CeO2 - ZrO2 - Al2 O3固溶体,无Al2O3的晶相.但与氨水共沉淀法比较,柠檬酸溶胶-凝胶法制备样品的比表面积、孔容较大,储氧性、还原性和热稳定性能较高.SEM和EDX测试结果表明,氨水共沉淀法制备样品有明显的聚集现象,而柠檬酸溶胶-凝胶法制备样品的颗粒粒径小,分布均匀,且原子组成更接近理论值.     

Sm2O3对Ba0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3-δ体系电子结构及氧空位影响的理论研究

采用第一性原理对掺杂Sm2O3的Ba0.5Sr0.5Co0.75Fe0.25O3-δ体系的电子结构和空位形成能进行了研究。研究结果表明,Co和Sm的态密度在费米能级附近有较大的态,而Fe则很小,这使得Co和Sm离子易于变价,而Fe离子的化合价则基本保持不变。空位形成能随空位数的增多而增大,Sm的掺杂有利于氧空位的形成,且CoVFe比CoVCo型氧空位形成能稍大,这些源于体系的电子结构和局域几何结构。     

固体氧化物燃料电池La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ-SDC复合阳极性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)阳极粉体。X射线衍射(XRD)分析结果显示,在1000℃下焙烧4 h处理后,粉体为单一的钙钛矿相结构。应用单向压力成型方法、空气中1450℃下烧结8 h制备了Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)为电解质片,应用丝网印刷方法在SDC电解质两侧分别涂覆La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ阳极和Pr0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ-SDC(PSCF-SDC)复合阴极,组成电解质支撑型固体氧化物燃料单电池。扫描电镜(SEM)观察显示,制备的电解质致密,阳极和阴极孔隙大小分布均匀,阳极厚度约为20μm,阴极厚度为10μm。用湿氢气作燃料,在800℃下获得的最大输出功率为232.84 mW/cm2,短路电流为919.84 mA/cm2。为了提高LSCM阳极材料催化活性,阳极中掺入少量SDC构成复合阳极。La0.7Sr0.3Cr0.5Mn0.5O3-δ-10%SDC复合阳极的单电池输出功率明显提高,最大输出功率为340 mW/cm2。     

磁控溅射制备YBCO超导薄膜的AFM研究

采用中空柱阴极直流磁控溅射装置制备YBCO超导薄膜,应用原子力显微镜（AFM）研究了在最佳工艺条件下沉积在LaAlO3和Zr(Y)O2上的具有c轴取向的YBCO超导薄膜及其相应衬底的表面形貌,生长的YBCO膜都具有较好的表面结构,在LaAlO3单晶衬底上的YBCO膜形成大颗粒岛状结构,颗粒生长整齐,尺寸大小均匀;生长在单晶Zr(Y)O2上的YBCO膜则形成起伏较大的层状与岛状生长的混合结构,这些差别的产生与衬底的初始状况及制备过程中膜与衬底的界面作用有关。分析了形成超导薄膜不同表面形貌的原因,从生长机理角度讨论了表面形貌与缺陷和位错的形成机制。     

Nd_2O_3掺杂的HfO_2高k栅介质薄膜ALD制备及性能研究

采用原子层沉积技术(ALD)制备了Nd_2O_3掺杂的HfO_2高k栅介质薄膜(Hf-Nd-O),通过X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜中元素的成分、结合能及化学计量比,分析了Nd_2O_3掺杂后薄膜中氧空位浓度和界面层成分的变化;通过测量薄膜的光致发光(PL)图谱,比较了Nd_2O_3掺杂前后铪基薄膜中的氧空位浓度变化,分析了Nd_2O_3掺杂对HfO_2薄膜中氧空位浓度的影响;通过高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)研究了薄膜厚度及形态;制备了Pt/HfO_2(Hf-Nd-O)/IL/n-Si/AgMOS结构,应用半导体参数测试仪得到薄膜的电容-电压(C-V)和漏电流密度-电压(J-V)特性曲线。结果表明,Nd_2O_3掺入HfO_2薄膜后,整个铪基薄膜体系的氧空位减少,Hf-O键的结合能提高,Hf和O的原子比更接近理想的化学计量比(1∶2);在同样物理厚度与界面制备工艺条件下,Nd_2O_3的掺入使得MOS结构的饱和电容值提高,EOT降低,V_g=(V_(fb)+1)V时,Nd_2O_3掺杂的HfO_2薄膜的漏电流密度为8.7×10~(-3)A·cm~2,相比于纯HfO_2薄膜的3.5×10~(-2)A·cm~2有明显降低,电学性能整体得到提高。     

镧锶钴复合氧化物的水热合成与表征

以硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴为金属源,柠檬酸为络合剂,采用水热法于180℃下保温24 h合成镧锶钴复合氧化物.XRD分析表明产物为斜方六面体钙钛矿结构的La0.8Sr0.2CoO3-δ晶相.SEM分析表明产物为球状颗粒,尺寸约0.5～1μm.红外吸收光谱表明产物主要为La0.8Sr0.2CoO3-δ,此外还残留部分柠檬酸和...