钙钛矿型铁酸铋粉体的水热合成及表征

分别以FeCl3·6H2O和Fe（NO3）3·9H2O为铁源，Bi（NO3）3·5H2O为铋源，氨水为沉淀剂，KOH为矿化剂，采用共沉淀法制备前驱物，水热合成出纯相的BiFeO3粉体。借助X射线衍射、扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析，对所制备的粉体的晶相结构、显微形貌和键性进行了表征。结果表明，以FeCl3·6H2O为铁源水热制备BiFeO3粉体比以Fe（NO3）3·9H2O为铁源的合成温度更低，温度范围更宽；不同的铁源和前驱物浓度对所制备BiFeO3粉体的显微形貌影响很大；所制备BiFeO3粉体存在Fe-O键的弯曲振动和伸缩振动，表明了FeO6八面体的存在和BiFeO3的钙钛矿结构。     

Mn掺杂对0.7BiFeO3-0.3PbTiO3薄膜铁电性能的影响

利用溶胶-凝胶法在La Ni O3/Si O2/Si衬底上制备了掺Mn量为0%、1%、5%、10%(质量分数)的0.7Bi Fe O3-0.3Pb Ti O3(BFMPT7030/x,x=0,0.01,0.05,0.1)薄膜。XRD测试表明,薄膜均完全结晶,呈现高度(100)择优取向。通过对薄膜晶体结构分析,发现BFMPT7030/0.05薄膜具有最小的晶粒尺寸(258 nm)及最小的晶胞体积(61.25×10-3 nm3)。SEM测试结果显示样品晶粒生长充分,晶粒尺寸在150~300 nm之间。铁电性能测试结果表明,当Mn含量为5%时,铁电性能较好,电滞回线形状最好,最为饱和。漏电流测试结果表明随着掺Mn量增加,BFMPT7030薄膜的漏电流随电场增大而增加的趋势减弱。     

BiFeO_3的水热合成及其结构演变

以Fe(NO3)3·9H2O和Bi(NO3)3·5H2O为原料、Na OH为矿化剂,采用水热法成功制备了Bi Fe O3粉体,研究了Bi Fe O3粉体在不同反应条件下的相结构与微观形貌的演变。结果表明:低的反应温度下只有杂相生成,提高反应温度使得杂相逐渐减少,有效地促进Bi Fe O3相的合成;反应时间的延长也有助于减少杂相,而较低的矿化剂浓度能够获得纯Bi Fe O3,当Na OH浓度为1 mol/L时,在170℃反应24 h可以获得纯Bi Fe O3粉体。另外,通过控制不同的反应条件,可以获得多种形貌的产物,如薄片、球形体、纳米颗粒、纳米线、四面体,实验发现,适中的反应温度、时间和矿化剂浓度可以得到大尺寸的球形体(~10μm),而反应时间的延长则会促进一维纳米结构及纳米颗粒的生长。     

磁电材料的研究进展及发展趋势

简要地阐述了磁电效应产生的机理,并系统地介绍了国内外磁电材料的进展、研究现状及其分类,最后对可能存在的应用作了分析.     

第一性原理研究掺杂过渡元素对碳化钨性能的影响

碳化钨(WC)在高温动力装备上应用越来越多,WC的脆性和高密度限制了其更广泛的使用,金属原子掺杂是提高WC性能的一种方法.采用基于第一原理的广义梯度作为近似交换相关函数,研究了A0.25W0.75C(A为Ti、V、Cr、Mn、Co和Ni)的弹性、电子和X射线吸收特性.数值分析结果显示,Ti0.25W075C的B/G值(...     

层状磁电复合材料制备的研究进展及展望

磁电复合材料是具有磁电效应的新材料,它具有广泛的应用前景。本文介绍了磁电复合材料的主要类型,重点阐述了层状磁电复合材料制备的主要方法和特点。最后展望了进一步的研究方向。     

BiFeO3 多铁薄膜掺杂改性研究进展

铁酸铋是目前发现的唯一的室温单相多铁性的材料,其禁带宽度较小,剩余极化强度较大,居里温度较高,在光电器件、自旋电子器件、铁电随机存储器、磁电存储单元等领域有着广阔的应用前景。但铁酸铋薄膜存在漏电流较大、磁电耦合性较弱等问题,制约了在实际中的应用。离子掺杂具有操作方便、易于实现薄膜的微结构及性能调控等优点,因而受到广泛关注。综述了国内外近年来关于铁酸铋薄膜电性能掺杂改性的相关工作,阐述了不同种类的掺杂,包括A位(三价镧系元素与二价碱金属元素)、B位(过渡金属元素等)以及AB位共掺杂,同时根据掺杂对铁酸铋薄膜的漏电流、铁电性以及介电性能的影响,对A位掺杂和B位掺杂中的元素进行了分类,系统总结了各类元素掺杂改性的效果及其机理。最后,提出了铁酸铋薄膜亟待解决的问题。     

元素掺杂对类金刚石薄膜摩擦学性能的影响

类金刚石碳薄膜具有良好的润滑性能,摩擦界面的磨屑或摩擦层结构影响其摩擦行为。掺杂的类金刚石碳薄膜是一个重要类别,其特征在于在非晶碳结构中结合不同的元素,改善其力学、摩擦学、电化学等性能。报告了不同非金属及金属元素的掺杂对类金刚石碳薄膜性能的影响,讨论了摩擦学性能随其化学组成和微观结构的变化,尽可能获得其间的一般趋势或相关性,并对元素掺杂类金刚石薄膜的发展进行了展望。     

铁掺杂对PNW-PMS-PZT压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统电子陶瓷工艺制备了(PNW-PMS-PZT-x ω/%Fe2O3)四元系压电陶瓷,分析了陶瓷样品的相结构组成,结果表明1150℃烧结陶瓷为纯钙钛矿相结构,随着Fe2O3掺杂量的增加,材料体系由四方相向三方相过渡;随着Fe2O3添加量的增加,晶粒逐渐变大.详细研究了不同剂量的铁掺杂对压电陶瓷介电和压电性能的影响,随着Fe2O3掺杂量的增加,εr,d33和kp逐渐增加,Fe2O3掺杂量为0.2ω/%时达到各自的最大值,然后逐渐降低;随着Fe2O3掺杂量的增加,tanδ和Tc逐渐减少,Qm逐渐增大.Fe2O3掺杂量为0.2 ω/%的PNW-PMS-PZT压电陶瓷适合制作大功率压电陶瓷变压器.其性能为εr=1965,tanδ=0.0059,kp=0.642,Qm=1358,d33=360 pC/N和Tc=225℃.     

Zn^2＋掺杂对锂离子电池正极材料LiFePO4性能的影响

以Zn(NO4)2·6H2O为Zn源,蔗糖为C源,对LiFePO4进行了Fe位掺杂和包覆研究.用XRD、交流阻抗方法和恒流充放电研究了材料的结构和电化学性能.结果表明:包覆掺杂后的材料具有橄榄石型晶体结构.从LiFePO4、LiZn0.01Fe0.09PO4到LiZn0.01Fe0.99PO4/C其电荷转移阻抗逐渐减小,材料的可逆性能逐渐增强.掺杂后的材料初始容量和循环性能都得到明显的改善,在0.1C的倍率下,LiFePO4、LiZn0.01Fe0.99PO4和LiZn0.041Fe0.99PO4/C首次放电容量分别为93.1mAh·g-1、130.4mAh·g-1和159.2 mAh·g-1.放电倍率提高到0.5C时,LiZn0.01Fe0.99PO4/C首次放电容量仍有137.3 mAh·g-1,其后的70次循环容量衰减仅4.3%.     

MgO基外延BiFeO3薄膜的结构和铁电光伏性能

目的 深入研究BiFeO3(BFO)薄膜的结晶结构、生长取向及测试温度对其介电和铁电光伏性能的影响。方法 采用偏轴磁控溅射法,分别以单晶(001)MgO基片和外延La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜作为衬底与底电极,构架Pt/BFO/LSCO/MgO异质结构的铁电电容器。采用XRD衍射仪表征LSCO和BFO薄膜的结构与生长取向,探究Pt/BFO/LSCO/MgO异质结构电容器的介电和铁电光伏性能,重点研究测试温度对其性能的综合影响。结果 X射线衍射(XRD)和Phi扫描结果表明,MgO基BFO与LSCO薄膜均为结晶良好的钙钛矿结构,且满足(00l)取向的外延生长。不同电压和频率下的介电测试表明,BFO铁电薄膜具有较强的铁电性,正负矫顽电压分别为3.36、–1.12 V,但存在明显的介电色散现象,呈现先减小、后增大的趋势。在~100 kHz时,介电损耗最小,为0.016;在8 MHz时,增加到了0.212。这主要由于不同频率下各种类型电荷的弛豫竞争机制所致。光伏性能测试表明,在室温(20 ℃)、光强250 mW/cm²紫光垂直照射下,开路电压(VOC)和短路电流(JSC)分别为0.32 V和0.21 mA/cm²。进一步提高测试温度(分别为40、60、80、100 ℃)发现,BFO铁电薄膜VOC呈先缓慢、后快速减小,而JSC呈先快速上升、后下降的趋势,并在临界温度80 ℃处展现了更快的光伏响应速度,VOC和JSC分别为0.30 V和0.96 mA/cm²。能带分析表明,底电极LSCO与上电极Pt间大的功函数差(~1 eV)使得BFO薄膜中存在较强的内建电场,这有利于分离光生载流子,从而极大提高了BFO薄膜的铁电光伏效应。结论 BFO是一种具有重要潜在应用价值的优良环保光伏候选材料,提供了一种提高BFO铁电光伏器件性能的切实可行策略。     

化学液相法制备BiFeO3薄膜

以硝酸铋、硝酸铁以及柠檬酸为原料通过化学液相法在普通载玻片、(100)Si片和(100)ITO玻璃上分别制备了不同厚度的BiFeO3薄膜,研究了热处理温度对BiFeO3的形成以及微观形貌的影响.Si片上的薄膜由于与衬底之间的反应,得到纯BiFeO3相热处理温度需低于650℃,而在普通载玻片和ITO玻璃衬底上,525℃到650℃均可以得到结晶良好的纯BiFeO3薄膜.550℃热处理得到的BiFeO3薄膜中的晶粒尺寸大约在7080 nm之间,650℃热处理得到的晶粒尺寸约有140 nm.磁性能测试证明薄膜有弱铁磁性,饱和磁化强度约在7000～9000 A/m.     

多铁性陶瓷BiFeO_3-PbTiO_3-BaTiO_3的介电、压电及其老化性能研究

采用高温固相法制备了钙钛矿结构的0.7BiFeO_3-0.2PbTiO_3-0.1BaTiO_3陶瓷,研究了该陶瓷的介电性能、压电性能及其老化性能。结果表明,该陶瓷是一种非常有潜力的高温压电陶瓷,其介电常数和介电损耗分别为390和0.015,铁电居里温度TC约为600℃,压电常数d_(33)约为100 pC/N,压电常数的时间稳定性和热稳定性好,热退极化温度Td约为500℃。压电常数热退极化机理主要为内在的剩余极化老化,辅以低浓度氧空位等外在缺陷对畴壁的钉扎作用。     

化学液相法制备BiFeO3薄膜

以硝酸铋、硝酸铁以及柠檬酸为原料通过化学液相法在普通载玻片、（100）Si片和（100）ITO玻璃上分别制备了不同厚度的BiFeO3薄膜，研究了热处理温度对BiFeO3的形成以及微观形貌的影响。Si片上的薄膜由于与衬底之间的反应，得到纯BiFeO3相热处理温度需低于650℃，而在普通载玻片和ITO玻璃衬底上，525℃到650℃均可以得到结晶良好的纯BiFeO3薄膜。550℃热处理得到的BiFeO3薄膜中的晶粒尺寸大约在70～80nm之间，650℃热处理得到的晶粒尺寸约有140nm。磁性能测试证明薄膜有弱铁磁性，饱和磁化强度约在7000-9000A／m。     

Dielectric properties of BiFeO3-PbTiO3 thin films prepared by PLD

BiFeO3-PbTiO3 （BFO-PT） thin films were prepared on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates by pulsed-laser deposition （PLD） technique under different oxygen pressures. The structures of the films were characterized by means of XRD. The current densities were performed to check the conductivity of the films. The dielectric constant and loss factor （tanδ） of the films were measured. The results show that the BFO-PT layers are mainly perovskite structured; the film deposited under 6.665 Pa exhibits low leakage current, low dielectric loss （0.017-0.041） and saturated hysteresis loop with polarization （Pr） value and coercive field （Ec） of 3 μC/cm^2 and 109 kV/cm.     

Preparation of BiFeO3 solution and its movement effects controlled by electrical field

This paper demonstrated our discovery of the movement effect of BiFeO3 nanoparticles in solution by strong electrical polarization.First,BiFeO3 nanoparticles were prepared by ball milling and characterized by SEM.Then,the preparation of BiFeO3 solution was finished.BiFeO3 nanoparticles are found to move in solution due to electrical field.The movement velocity ofBiFeO3 nanoparticles,which is about 10 μm·s-1,is influenced and controlled by the applied electrical field.The concentration of BiFeO3 solution and the nanoparticle sizes also have effects on its movement properties.The movement of BiFeO3 nanoparticles in solution is induced by strong polarization,and BiFeO3 nanoparticles have net negative electric charges because of the electrostatic force between BiFeO3 nanoparticles and the negative ions in water resolver.     

铁电材料湿敏性能的研究进展

对湿度的精密监测关系着一些潮解材料的保存,电子仪器的测量精准度等各个方面。高性能湿度传感器在现代工业、农业、医疗等领域均具有广泛的用途。湿度敏感材料包括介电材料、半导体材料、金属材料等。作为一种特殊的含有自发电极化的介电材料,铁电材料在湿敏传感器领域的应用越来越受到人们的关注。理论上,铁电材料的电极化对于表面的极性水分子具有强的吸附作用,同时,表面附着的极性水分子也可以反过来影响铁电材料的铁电极化、介电、电阻抗等性能。因此,铁电材料在高性能湿敏传感器件中具有重要的应用前景,铁电湿敏材料具有灵敏度高、响应快、稳定性好等优点。本文综述了铁电湿敏材料的发展历史和现状,详细总结了铁电材料湿度传感的物理机制。将铁电湿敏材料按类别、性质分为铁电纳米、铁电陶瓷、铁电薄膜、铁电单晶四大部分,分别综述了它们湿敏特性的研究进展及影响湿敏性能的各种因素,以期为未来新型铁电材料的湿敏研究提供一些科学参考。     

3D自组装纳米功能材料制备的研究进展

自组装是在没有人工干预的情况下,由基本结构单元自发形成高度有序的空间结构。3D自组装结构具有较大的比表面,因而表现出优异的催化和光电化学等性能,已经成为纳米材料制备科学和技术的一个研究热点。因此,本文评述了3D自组装纳米功能材料的主要制备方法,具体包括：水热/溶剂热法、模板法、外场诱导法等。     

高分子辅助溶胶-凝胶法制备BiFe1-xCoxO3薄膜及其性能

采用高分子辅助溶胶-凝胶法在ITO/玻璃衬底上制备纯的及10%B位Co替代的BiFeO3（BFO）薄膜。XRD研究表明,两薄膜均为纯相的菱方六面体状扭曲的钙钛矿结构。SEM测观表明,Co替代有利于改善BFO薄膜的致密性和平整度。铁电测试结果表明,Co取代薄膜的铁电性有明显增强,同时饱和极化电场强度增加,漏电流减小。磁性测试表明,BFCO薄膜磁性明显增强。