Te_(81)Ge_(15)S_2Sb_2溅射薄膜热致析晶

本文用X-射线照相、透射电子显微镜、电子衍射复型法电子显微镜差动扫描量热器以及电导等方法,研究了Ge_(15)Te_(81)S_2Sb_2溅射薄膜的热析晶行为。结果表明,对本组份的溅射薄膜,加热和电子束照射可以使薄膜析晶,引起结构变化。第一阶段在160℃附近析出Te晶体,第二阶段在225℃附近析出GeTe晶体。电存储机理是与Te晶体析出和熔融相关。     

电子束辐照对锗锑碲非晶薄膜影响的研究

相变存储器是目前最具潜力的新式存储设备之一,其存储性能主要取决于相变材料的结构-性能关系,因此结构表征对于相变存储非常重要。透射电子显微镜(TEM)是表征材料形貌、结构的重要手段,但是高能电子束会对材料的结构造成暂时或永久性的影响,这种影响也为表征非晶相变材料带来了极大的挑战,包括已经商业化的Ge SbTe合金。利用原位TEM系统地研究了电子束辐照对Ge Sb_2Te_4非晶薄膜样品的影响,发现非晶薄膜在较大电子束束流强度下会发生结晶化,而降低束流强度将能够有效保持非晶的稳定性。量化了电子束束流诱发Ge Sb_2Te_4非晶薄膜晶化的阈值,给出了电子束流强度和辐照诱导相变时间的关系,为利用TEM研究Ge SbTe非晶材料的结构与性能提供了有效的安全界限。     

Bi_2Te_3/炭黑复合材料的制备及热电性能

采用水热法合成Bi_2Te_3粉体,将炭黑(CB)与其掺杂制备不同比例的碲化铋/炭黑(Bi_2Te_3/CB)复合材料,研究复合材料的热电性能。同时采用TGA、SEM、XRD等分析方法表征Bi_2Te_3/CB复合材料的结构,探究微观结构与热电性能的关系。研究发现:室温下,CB的引入使Bi_2Te_3/CB复合材料的热导率大大降低(0.5957 W/(m·K)降到0.0888 W/(m·K));随着Bi_2Te_3含量的增加,复合材料的电导率、热导率均增大,Seebeck系数先增加后降低;当Bi_2Te_3含量为88.9%时,在558℃烧结10min所得的Bi_2Te_3/CB复合材料室温下热电优值ZT最大(ZT=0.21)。虽然ZT值未能达到应用价值,但是CB的添加为改善Bi_2Te_3材料的热电性能,尤其在降低材料的热导率方面,提供了新方法和新思路。     

材料热电特性对相变存储器功耗的影响

本文建立了相变存储器存储单元的有限元分析模型,对相变材料以及加热电极热电参数对加热效率、功耗的影响进行了研究.模拟研究表明:引入了随温度变化的相变层热导率,能更精确地模拟器件温度场;加热电极电阻率与相变层电阻率越大,加热效率越高,功耗越低;但为了使加热效率更集中在相变材料层中,加热电极电阻率不能大于相变层电阻率.其中,在相变材料设计选择方面,具有较高电阻率的Si_2Sb_2Te_5较传统的Ge_2Sb_2Te_5更适合应用于低功耗相变存储器的应用;而在底部加热电极的选择上,具有较高电阻率和低热导率的TiN较TiW、W或Ti等电极相比,在低功耗方面更具优势.     

低维Bi_2Te_3基热电材料的研究进展

Bi_2Te_3及其固溶体金金是目前室温附近发展最为成熟、性能最好的一类热电材料,在热电制冷及温差发电方面具有广阔的应用前景.如何最大限度地提高材料的热电优值是当今热电材料研究的主要问题.传统块体Bi_2Te_3基热电材料的最高ZT值只能达到1.0左右,而低维化、纳米化的Bi_2Te_3基热电材料可使电子和声子的传输得到合理调控,从而大幅提升材料的热电性能.综述了二维纳米薄膜、一维纳米线(管、棒)和准零维纳米颗粒等低维Bi_2Te_3基热电材料的最新研究进展,并结合目前的研究状况展望了今后的研究重点及发展方向.     

Ge_(15)Ga_(10)Te_(75)薄膜的磁控溅射制备及性能的可控研究

采用磁控溅射法制备了Ge_(15)Ga_(10)Te_(75)薄膜,研究溅射工艺对薄膜结构与性能的影响,并分析了在不同热处理温度(200~280℃)退火后薄膜光学特性的变化。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微拉曼光谱仪、分光光度计等测试手段对热处理前后薄膜样品的微观结构和光学特性进行了表征,结果表明,3次不同工艺下制备的沉积态薄膜组分与靶材偏差较小,且均是非晶态。沉积态薄膜的短波截止波长均在1μm左右;当退火温度(Ta)大于薄膜的玻璃转化温度(Tg)时,薄膜的光学带隙(Egopt)随着退火温度的增加而逐渐减小,沉积态薄膜的光学带隙分别为1.05,1.06和1.07eV,而在280℃退火后薄膜光学带隙分别降至0.38,0.42和0.45eV,以上3次实验结果表明,不同工艺下制备的Ge_(15)Ga_(10)Te_(75)薄膜组分均匀可控,热学和光学参数较一致。     

硅藻土/硅橡胶可陶瓷化复合材料的制备及性能

硅橡胶耐热性不佳严重制约着其在耐高温领域的应用。针对这一问题,分别采用低熔点氧化物Sb_2O_3和Bi_2O_3作为助溶剂,研究其对硅藻土/硅橡胶复合材料可瓷化性能的影响。采用TG分析Sb_2O_3和Bi_2O_3对硅藻土/硅橡胶复合材料的热稳定性影响,万能力学试验仪测试热解后试样的弯曲强度,场发射扫描电镜(FESEM)和能谱仪(EDS)分析热解产物的微观形貌和成份,XRD探索复合材料的可瓷化机制。结果表明:Sb_2O_3和Bi_2O_3金属氧化物会加速硅橡胶的分解,但可以明显提高热解后试样的弯曲强度。FESEM观测到Sb_2O_3和Bi_2O_3有助于复合材料在热解过程中形成连续的桥连结构,通过EDS分析计算可知,Sb_2O_3与SiO_2,Bi_2O_3与SiO_2在热解过程中可能发生共熔反应,有助于陶瓷化结构的形成。XRD表明,加入助溶剂后的硅藻土/硅橡胶复合材料的热解后形成非晶相结构,提高陶瓷层的强度。     

Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3/环氧树脂柔性复合热电厚膜的制备及其面内制冷性能（英文）

利用丝网印刷法在聚酰亚胺基板上制备了Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3/环氧树脂柔性复合热电厚膜,通过优化Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3粉末含量提高了其电输运性能。复合厚膜在300 K时的最优功率因子达到1.12 mW·m~(-1)·K~(-2),较前期报道的数值提高了33%。抗弯测试表明复合厚膜的电阻在弯曲半径大于20 mm时基本不变,在弯曲半径为20 mm,弯曲次数小于3000次时,仅有轻微增大,说明其在柔性热电器件领域具有应用潜力。红外热成像技术显示,在工作电流为0.01 A到0.05 A时,复合厚膜热电臂两端可以形成4.2℃到7.8℃的温差,表明了其在面内制冷领域应用的可能性。     

导电聚苯胺薄膜上Bi2Te3合金层的电沉积及其热电性能

在导电聚苯胺薄膜上电沉积n型Bi-Te合金薄膜,采用循环伏安、XRD、EDS和SEM等手段分别对电化学沉积过程和产物的结构、形貌及组成等进行了表征,研究了聚苯胺绝缘化处理前后Bi_2Te_3沉积层热电性能的变化,以及沉积电位对其结构和性能的影响.结果表明:在180℃保温3 h可大大降低聚苯胺薄膜的导电性;阴极电位在-125 mV与-340 mV之间变化时,Bi-Te合金中的Te含量呈近似抛物线变化,且在-125 mV达到最大值67.76%;Te含量不同也相应地改变了沉积层的组织结构和热电性能;基体的导电性影响聚苯胺薄膜的热电参数测试值,通过热处理消除基体的影响后,热电薄膜的塞贝克系数和导电率的测量值分别提高了47.6μV/K和6.86×10~4s/m,功率因子从热处理前的1.6×10~(-4)W/K~2m提高到处理后的14.3×10~(-4)W/K~2m.     

零维/二维Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结的原位构建及光催化性能

采用简单的一步溶剂热法,以硝酸铋为铋源,硫代硫酸钠为硫源,将Bi_2S_3纳米粒子原位修饰在g-C_3N_4纳米片上,成功制备了零维/二维Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis、荧光光谱以及电化学分析方法等手段对所制备的光催化材料进行了表征。在可见光照射下,以罗丹明B(RhB)为模型污染物,研究其光催化降解效率。结果表明,Bi_2S_3以纳米颗粒的形式分散于g-C_3N_4纳米片上,形成了零维/二维异质结结构,拓宽了g-C_3N_4在可见光区的吸收,降低了电子-空穴对的复合概率;与纯g-C_3N_4相比,Bi_2S_3/g-C_3N_4异质结表现出更高的光催化效率。同时,Bi_2S_3/g-C_3N_4催化剂具有良好的光催化稳定性,经过5次循环后其光催化活性基本稳定。     

薄膜厚度对LiMn2O4薄膜性质的影响

采用溶液沉积法制备不同厚度的LiMn2O4薄膜，用x射线衍射及扫描电子显微镜检测和分析薄膜的物相及形貌；采用恒电流充放电及交流阻抗技术研究LiMn2O4薄膜的电化学性质。结果表明不同厚度的LiMn2O4薄膜均匀，晶粒大小相近，晶粒尺寸在20-50nm之间。当放电电流密度为100μA／cm^2时，不同厚度的LiMn2O4薄膜比容量相差不大，其值在42-47μAh／（cm^2．μm）之间。薄膜循环性能随着薄膜厚度的增加而变差，经50次循环后，薄膜每次循环的容量损失从0．18μm的0．012％升高到1．04μm的0．16％。电化学阻抗表明不同厚度的LiMn2O4薄膜的锂离子扩散系数差别不大，数量级为10^-11cm^2／s。     

铁电薄膜及铁电存储器的研究进展

铁电薄膜是具有铁电性且厚度尺寸为数纳米到数微米的薄膜材料,因其在非挥发性铁电随机存储器方面的潜在应用而受到广泛关注.综述了新型无铅、无疲劳Bi4Ti3O12(BIT)基铁电薄膜材料的制备和改性及性能表征方法,阐述了铁电薄膜的3种失效机制及铁电薄膜存储器的研究现状,最后提出了铁电薄膜及存储器今后可能的研究方向.     

纳米复合n型Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3/(SiC)_y热电材料的微观组织结构与热电性能

以铋粉、碲粉、硒粉以及纳米SiC粉末为原料,采用机械合金化结合放电等离子烧结技术成功制备了n型Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3/(SiC)_y(0≤y≤0.02)纳米复合热电材料,并详细研究了纳米SiC复合量对样品物相组成、微观组织结构以及热电性能的影响。实验结果表明,纳米尺度的SiC颗粒弥散分布在微米尺度的Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3基体中的晶界处,这种纳米复合结构能够显著降低晶格热导率,对热电性能的提高非常有利。Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3/(SiC)_y复合热电材料的电输运特性为n型传导,电阻率和Seebeck系数均随SiC含量的增多而增大,在室温附近仍保持有良好的电输运特性。纳米SiC颗粒弥散分布在晶界位置,可以增加声子散射,显著降低热导率,使得复合有SiC的样品的ZT值相较未掺杂的样品有所提高,在SiC复合量摩尔比y=0.01,T=323K时,Bi_2(Te_(0.9)Se_(0.1))_3/(SiC)_(0.01)成分样品具有最大ZT值,达到0.73。     

Ba0.32Co4Sb12-xTex的高压合成及其电学性质

在高温高压下合成方钴矿结构热电材料Ba_(0.32)Co_4Sb_(12-x)Te_x(0.1≤x≤0.9),测试了样品的微观结构和室温电学性质。结果表明:Ba填充Te置换型方钴矿Ba_(0.32)Co_4Sb_(12-x)Te_x为n型半导体;在不同压力下,随着Te填充分数的增加,Seebeck系数的绝对值和电阻率均呈降低趋势,功率因子显著提高。在1.5 GPa、900 K条件下合成的Ba_(0.32)Co_4Sb_(11.9)Te_(0.1)化合物功率因子达到最大值(9.7μWcm~(-1)K~(-2))。     

水热合成BiCl_3/Bi_2S_3复合材料的热电性能（英文）

采用水热合成法制备了由纳米棒组成的微米级球形Bi_2S_3颗粒,然后通过放电等离子烧结技术(SPS)将不同摩尔比例的BiCl_3/Bi_2S_3复合粉末制备成块体。加入适量的BiCl_3不仅提高了Bi_2S_3样品的导电率,而且降低了其热导率。Bi_2S_3复合0.5mol%BiCl_3的样品在762 K电导率最大,达到45.1 S·cm~(-1),远高于此温度下纯Bi_2S_3样品的电导率(12.9 S·cm~(-1))。Bi_2S_3复合0.25mol%BiCl_3的样品在762 K时热导率最低,为0.31 W·m~(-1)·K~(-1),低于同一温度下纯Bi_2S_3的0.47 W·m~(-1)·K~(-1)。在762 K下,Bi_2S_3复合0.25mol%BiCl_3的样品获得最大ZT值(0.63),比纯Bi_2S_3样品(0.22)提高了大约2倍。     

Sb_2S_3纳米线的合成以及其在光降解和光电传感方面的应用

通过低温溶剂热法合成出氯化锑(Sb_2S_3)纳米线。通过XRD、SEM、TEM、SAED等微纳测试技术表征合成的Sb_2S_3样品,显示出合成的样品是单晶正交相的Sb_2S_3纳米线。此外,利用XPS分析技术研究了Sb_2S_3的电子价态,并通过紫外-可见光反射谱来计算Sb_2S_3纳米线的带隙大约为1.55eV。为了开拓Sb_2S_3的应用,研究了Sb_2S_3在可见光照射下催化降解罗丹明B(RhB),证明了Sb_2S_3纳米线具有良好的光催化降解效果。并且基于Sb_2S_3纳米线制作了一个光电器件,在间歇的光照下,该器件表现出了明显的光开关效应,响应时间和恢复时间都很短,低于280ms。这些研究成果表明所合成的Sb_2S_3纳米线在光催化、光电传感等领域具有潜在的应用价值。     

Na_(1.88)Bi_(1.88)S_4和Na_(1.36)Ca_(1.28)Bi_(1.36)S_4单晶制备与结构及其光学性能表征（英文）

采用碘化钠为助熔剂,通过固相反应法制备了两种晶体质量较好的Na_(1.88)Bi_(1.88)S_4和Na_(1.36)Ca_(1.28)Bi_(1.36)S_4单晶。测试结果表明,它们属于氯化钠结构,面心立方,空间群为Fm-3m。形貌表征和物性测试结果表明,在碘化钠的作用下,化合物Na_(1.88)Bi_(1.88)S_4和Na_(1.36)Ca_(1.28)Bi_(1.36)S_4呈现双锥状形貌,沿(111)晶面择优取向生长,带隙分别为1.29和1.45 eV。通过光电器件性能测试,发现两种化合物均表现出良好的光电响应特性,说明它们可以作为一类潜在的、性能优良的光电开关材料。     

前驱体中Bi含量对Bi_(3.4)Ce_(0.6)Ti_3O_(12)薄膜结构和性能的影响

近年来研究表明对Bi_4Ti_3O_(12)(BTO)进行适量镧系元素掺杂得到的铁电薄膜具有较大的剩余极化值和优良的抗疲劳性能,因而是制作铁电存储器的理想材料之一,也是近年来国际上新型功能材料研究的热点。报道了采用sol-gel工艺制备Bi_(3.4)Ce_(0.6)Ti_3O_(12)薄膜,以硝酸铋(Bi(NO_3)_3)、硝酸铈(Ce(NO_3)_3)和钛酸四丁酯(Ti(OC_4H_9)_4)为原料,以乙二醇甲醚和乙酰丙酮为溶剂制备出BCT前驱体,其中铋含量分别为90%,100%和110%(摩尔分数);采用旋转涂膜法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备BCT薄膜,将制备的湿膜放入350℃的炉内烘烤15min,使有机溶剂挥发和有机物分解,得到无定形态薄膜,重复上述涂膜和烘烤过程,得到所需厚度的薄膜。实验中制备的BCT薄膜样品厚度为600 nm。薄膜样品的退火处理条件:在氧气气氛中,从室温以10℃/min的升温速率升至650℃,保温30min,然后随炉冷却至室温。利用D/Max-RB型X射线衍射仪对制备的系列BCT薄膜样品进行晶相分析,采用CuKα辐射(波长λ为0.154nm);利用扫描探针显微镜(AFM...     

Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂的制备及光催化性能

以表面改性煤矸石粉、Bi(NO_3)_3·5H_2O和NH_4Cl为原料,采用超声化学法制备了BiOCl/煤矸石前驱体;并通过BiOCl/煤矸石前驱体和硫代乙酰胺(TAA)的阴离子交换反应,原位制备了Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂。利用XRD和SEM对Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化材料的结构及表面形貌进行了表征,并以可见光为光源,甲基橙为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明:在可见光辐照下,Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂表现出较高的光催化降解能力,这是由于Bi_2S_3与BiOCl复合后形成的异质结促进了光生电子和光生空穴的分离,抑制了它们的复合。     

十字花状纳米Bi_2S_3的制备及其电化学性质研究

采用水热合成法,以柠檬酸铋和L-半胱氨酸为原料,以聚乙烯吡咯烷酮为保护剂,控制Bi和S元素的摩尔比为1∶2,保护剂含量在1.05%~2.10%(质量分数)范围内,于150℃下反应8h,制得一种形貌新颖的十字花状纳米Bi_2S_3。扫描电镜及X射线衍射分析显示,所得产物由厚度为20nm的薄层带状物构成,属正交晶系。样品的循环伏安曲线研究表明,随着电极极化过程的进行,该形貌特征的纳米Bi_2S_3颗粒存在对氢的强烈化学吸/脱附作用,具有将其作为电化学储氢材料进一步开发的潜在价值。