钛酸铋薄膜的室温脉冲激光沉积研究

在室温下,采用脉冲激光沉积（ＰＬＤ）技术在７．６２ｃｍＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）衬底上制备了钛酸铋（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）薄膜。Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜的厚度和组分均匀性采用卢瑟福背散射（ＲＢＳ）和扩展电阻技术（ＳＲＰ）来分析、表征;采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）技术研究了薄膜的退火特性。研究发现单独用常规退火或快速退火热处理的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜中较容易出现Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７杂相;而采用常规退火和快速退火相结合的方法,较好地解决了杂相出现的问题,得到相结构和结晶性完好的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜。透射电子显微镜实验和扩展电阻实验表明,室温下制备的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜具有良好的表面和界面特性。     

单晶、薄膜及其它功能材料

４单晶、薄膜及其它功能材料９５０４０用ＣＶＤ法在蓝宝石基片上合成Ｂｉ＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿（１２）外延膜─—增本博．粉体粉末冶金，１９９３；４０（７）＝６９３～６９６采用Ｂｉ（Ｃ＿６Ｈ＿５）＿３－Ｔｉ（ｉ－Ｃ＿３Ｈ＿７Ｏ）＿４及Ｂｉ（ｏ－Ｔｏｌ）＿３－Ｔｉ...     

铁电钛酸铋超微粉及陶瓷的研究

采用类溶胶－凝胶方法制备了铁电Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２超微粉，分别用Ｘ射线衍射、透射电子显微镜、激光散射粒度仪和差热分析仪对其结构、形貌、粒度和相变特性进行了测试分析。结果表明，超微粉形成了正交晶系Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２结构，晶粒尺寸为１０～５０ｎｍ。由微粉制备了Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２陶瓷，其介电常数和损耗角正切分别为ε＝１０５．６和ｔｇδ＝０．０５２（１００Ｈｚ）及ε＝９７．２和ｔｇδ＝０．０００３６（４ＭＨｚ），铁电参数矫顽电场Ｅｃ为２．９１×１０６Ｖ／ｍ，剩余极化强度Ｐｒ为７×１０－３Ｃ／ｍ２。     

晶体折射率测试方法

扼要介绍了一种测试晶体折射率的有效方法──激光干涉法．并用这种方法分别测试了ＥＩ１２ＳｉＯ２０、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、Ｂｉｌ２ＧｅＯ２０、ＬｉＮｂＯ３晶体和熔融石英的折射率．测试结果表明，这种方法具有简便、稳定可靠、测试范围广和精度高等优点．     

含La或Sm的BaNd_(2-y)R_yTi_(4+x)O_(12+2x)瓷的结构与性能

ＢａＯ－Ｎｄ２Ｏ３－ＴｉＯ２系富钛区含Ｌａ或Ｓｍ的陶瓷,ＸＲＤ、ＳＥＭ显微结构分析表明,其主晶相为Ｒ（Ｒ＝Ｌａ或Ｓｍ）取代Ｎｄ固溶体ＢａＮｄ２－ｙＲｙＴｉ５Ｏ１４和ＢａＮｄ２－ｙＲｙＴｉ４Ｏ１２,均属斜方晶系,并存在少量的次晶相Ｒ２Ｔｉ２Ｏ７、ＢａＴｉ４Ｏ９、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０等。富钛区ＢａＮｄ２Ｔｉ４＋ｘＯ１２＋２ｘ（ｘ＝０～１．４００）组分和含Ｌａ或Ｓｍ的ＢａＮｄ２－ｙＲｙＴｉ５Ｏ１４组分所组成的瓷料,介质损耗显著地降低,介电常数和电容温度系数遵从李赫涅德凯对数混合定律。     

CSD法制备PZT/Bi2Ti2O7薄膜的研究

用化学溶液分解（ＣＳＤ）法制备Ｐｂ（Ｚｒ０．５Ｔｉ０．５）Ｏ３（ＰＺＴ）和Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７薄膜,利用Ｘ－射线衍射技术研究了以Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７为籽晶层的ＰＺＴ薄膜的结晶性。实验结果表明,以高（１１１）取向的Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７为籽晶层可获得高结晶性的ＰＺＴ薄膜,在７５０℃退火１０ｍｉｎ的ＰＺＴ／Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７薄膜具有单一的钙钛矿相。     

掺杂硅酸铋晶体的生长及吸收光谱的研究

用提拉法生长了质量较高的Ａｌ∶Ｂｉ１２ＳｉＯ２０和Ｃｒ∶Ｂｉ１２ＳｉＯ２０（简称Ａｌ∶ＢＳＯ和Ｃｒ∶ＢＳＯ）晶体，测定了掺杂ＢＳＯ晶体的吸收光谱。首次发现：Ａｌ∶ＢＳＯ（摩尔比）为０．１％的晶体的透过率（８０％）远高于纯ＢＳＯ晶体的透过率（７０％）；Ｃｒ∶ＢＳＯ晶体中除Ｃｒ３＋外，还存在少量Ｃｒ４＋     

晶体、薄膜及其它功能材料

４晶体、薄膜及其它功能材料９５２３４光学电压传感器用Ｂｉ＿４Ｇｅ＿３Ｏ＿（１２）单晶的电光效应──ＫａｍａｄａＯ．ＪｐｎＪＡｐｐＬＰｈｙｓＰａｒｔ１，１９９３；３２（９Ｂ）：４２８８～４２９１研究了与光学电压传感器的灵敏度相对应的Ｂｉ＿４Ｇｅ＿３Ｏ＿...     

液相添加剂对PTCR陶瓷电性能的影响

液相添加剂ＡＳＴ（Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２＋ＴｉＯ２）对ＢａＴｉＯ３陶瓷材料电性能的影响很大，随着Ａｌ２Ｏ３含量的增加，材料的电性能降低；ＳｉＯ２、ＴｉＯ２的物理特性对材料电性能影响较大；过量ＴｉＯ２对材料ＰＴＣ效应有重要影响，适当过量ＴｉＯ２含量，可得到性能优良的ＰＴＣＲ陶瓷。     

光折变晶体Bi12TiO20的折射率和光学均匀性的测量

本文报导光折变晶体Ｂｉ１２ＴｉＯ２０的折射率和光学均匀性的测量结果。     

Si基Bi_4Ti_3O_(12)薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法直接在p-Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度,而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

Sol-Gel法制备Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜,发现制备的薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构,且表面平整致密.对Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜的电学性能进行了研究.结果表明,室温下,在测试频率1 MHz时,其介电常数为213,介电损耗为0.085;在测试电压为350 kV/cm,其剩余极化值、矫顽场强分别为39.1 μC/cm~2、160.5 kV/cm;表现出良好的抗疲劳特性和绝缘性能.     

Ba_(6-3x)(Nd_(1-y)Bi_y)_(8+2x)Ti_(18)O_(54)系微波介电陶瓷的研究

研究了Ba_(6-3x)(Nd_(1-y)Bi_y)_(8+2x)Ti_(18)O_(54)(x=0～1)陶瓷微波性能,并对其微观机理和晶体结构进行分析.随Bi_2O_3含量的增加,系统介电常数(ε)迅速增大,品质因数与频率的乘积(Q·f)逐渐减小.掺入Bi_2O_3后,系统中出现具有高ε的Bi_4Ti_3O_(12)晶相,并形成了类填满型钨青铜结构,阳离子极化增强,因此ε随Bi_2O_3含量的增加而增大.实验表明,当y=0.25～0.3时,Ba_(6-3x)(Nd_(1-y)Bi_y)_(8+2x)Ti_(18)O_(54)(x =0～1) 陶瓷具有优良的微波介电性能,其主要工艺条件和性能参数为烧结温度1 200 ℃保温4 h,ε≈102～107,Q·f≈20 000～22 000 GHz(1 GHz测量), 容量温度系数|αc|<10×10~(-6)/℃.     

Na补偿的(Na,Bi)TiO3-Ba (Zr,Ti)O3无铅压电陶瓷

研究了(1-y)(Na0.5Bi0.5)TiO3-yBa(ZrxTi1-x)O3无铅压电陶瓷,获得压电应变常数d33高达185 pC/N的0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3压电陶瓷。添加0.04%摩尔过量Na2CO3的0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06Ba(Zr0.055Ti0.945)O3高性能压电陶瓷d33高达195 pC/N。研究发现添加Na2CO3添加量至0.04%摩尔,Na起到软性添加物的作用,添加量超过0.04%,Na起到硬性添加物的作用.理论解释了过量Na的这一特性.为了降低介电损耗,对0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06 Ba(Zr0.055Ti0.945)O3陶瓷进行了(Ce,Mn)掺杂改性研究。     

Ag/Bi4Ti3O12栅铁电场效应管ID-VG特性双曲模型

在理论分析的基础上,结合铁电材料特性及实验数据,提出了Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管转换(ID-VG)特性的双曲模型并进行了数值模拟。该模型不但与阈值电压、沟道饱和电流等器件参数相关而且充分反映了剩余极化、矫顽电压等铁电栅介质极化特性对器件ID-VG特性的影响。结果表明:模拟曲线与实验曲线基本一致,能较好地模拟和描述铁电场效应晶体管的ID-VG特性。     

层状钙钛矿型Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜在LaNiO_3/Si上取向生长的TEM研究

用溶胶-凝胶工艺在披覆了LaNiO3底电极的(100)Si衬底上制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电薄膜.X射线衍射结果显示,LaNiO3层呈(110)择优取向,BNdT薄膜呈c轴和a/b轴混合择优取向.透射电镜观察表明,LaNiO3电极层和BNdT薄膜厚度分别约为180 nm和320 nm.BNdT薄膜分为上下两层,厚约100 nm的底层以薄片状c轴择优取向晶粒为主,在顶层许多柱状晶粒为a/b轴择优取向.讨论了BNdT薄膜在(110)LaNiO3电极上的择优取向生长机制.     

Bi_4Ti_3O_(12)对0.1BiYbO_3-0.9PbTiO_3压电陶瓷结构和性能的影响

以片状Bi_4Ti_3O_(12)粉体为原材料制备了0.1BiYbO_3-0.9PbTiO_3(BYPT)高居里温度压电陶瓷,研究了Bi_4Ti_3O_(12)粉体用量对BYPT陶瓷显微组织结构和压电性能的影响.结果表明,BYPT陶瓷的最佳烧结温度为1 140 ℃,陶瓷由多相组成.BYPT陶瓷的居里温度均大于520 ℃,且随着Bi_4Ti_3O_(12)用量的增加,材料由正常铁电体向弛豫铁电体转变,陶瓷的居里温度、压电常数及介电常数先升高后降低,介电损耗则随之而减小,BYPT_2陶瓷的居里温度和压电常数最高.     

(LaxBi1-x)2Ti2O7薄膜X射线光电子能谱研究

采用化学溶液沉积(CSD)工艺在Si(100)衬底上制备了Bi2Ti2O7(BTO(和(LaxBi1-x)2Ti2O7(BLT(铁电薄膜，薄膜的X射线衍射(XRD)结果显示其具有较好的结晶性，运用X射线光电能谱仪(XPS)对薄膜的结构进行了研究，分析结果表明，薄膜中氧空位的出现影响了其相的稳定性，通过掺La可以改善其性能。     

BNT陶瓷低温烧成与性能

采用复合添加BaCuO_2-CuO(以下简称BCC)、ZnO-B_2O_3-SiO_2(以下简称ZBS)等烧结助剂的方法,研究了Ba_4(Nd_(0.85)Bi_(0.15))_(28/3)Ti_(18)O_(54)陶瓷(以下简称BNT)低温烧结的烧结特性和微波介电性能。结果表明:复合添加(均为质量分数)2.5％BaCuO_2-CuO和5％ZnO-B_2O_3-SiO_2后可以在1050℃烧结成致密瓷,气孔率为5.73％,在5.6 GHz,相对个电常数ε_r为64.25,Q·f值为2026 GHz,频率温度系数τ_f为+26.4×10~(-6)℃~(-1),可望实现与Cu电极浆料低温共烧。     

在(001)SrRuO_3/(001)SrTiO_3上外延生长c轴取向Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜的显微结构研究

用脉冲激光沉积在(001)SrRuO3,(001)SrTiO3上外延生长了c轴取向的Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电薄膜.SrRuO3底电极层厚约117 nm,BNdT薄膜厚～35nm.X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)观察证实了SrRuO3层和BNdT薄膜的外延生长.通过TEM平面样品观察,在SrRuO3/BNdT界面附近看到了两种村度处于不同高度的失配位错网,位错线沿<110>走向,其柏格斯矢量沿[110]或[110]方向有分量,在[001]方向上可能没有分量.讨论了位错的形成机制.