Nb掺杂Bi4Ti3O12层状结构铁电陶瓷的电行为特性研究

采用固相烧结工艺制备了Nb5+掺杂的Bi4Ti3O12层状结构铁电陶瓷.运用XRD和AFM对Bi4Ti3-xNbxO12+x/2材料的微观结构进行表征,发现所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构,抛光热腐蚀表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.通过对材料直流电导率与温度关系的Arrhenius拟合,分析了Bi4Ti3-xNbxO12+x/2的导电机理.Nb5+掺杂提高了材料的介电常数,但居里温度随掺杂含量的增加呈线性下降趋势.DSC结果显示Bi4Ti3-xNbxO12+x/2材料在居里温度处经历了一级铁电相变.样品的铁电性能测试结果表明,Nb5+掺杂Bi4Ti3O12提高了材料的剩余极化Pr,这主要是由于Nb5+取代Ti4+大大降低了材料中氧空位的浓度,使得氧空位对畴的钉扎作用减弱的缘故.     

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.     

CaCu3Ti4O12的制备及其对巨介电性能的影响

用传统的烧结法，经850—950℃预烧和1050—1090℃烧结，制备了CaCu3Ti4O12巨介电常数陶瓷，通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分别对体系进行了结晶性能和形貌测试，用阻抗分析仪对试样在50—300K温区范围内介电性能进行了测试．研究结果表明，CaCu3Ti4O12结晶完整性、晶界及缺陷对其巨介电常数的大小、出现低介电常数向高介电常数转变时对应温度的高低有直接的影响．在950℃预烧和1090℃下烧结的样品要比880℃预烧和1050℃下烧结样品出现极化子松弛时对应的温度下降约70K，介电常数相对提高约300％，在较大的温区范围具有高的介电常数．材料的结晶越完整，由低到高介电常数的转变速度越快．     

生长温度梯度对Bi4Ge3O12晶体辐照损伤的影响

研究了两类不同条件下生长年Bi4Ge3O12晶体紫外辐照前后的光学透射谱和能量分辨率，研究结果指出：第一类晶体（高温度梯度生长）经紫外辐照后，在480nm透过率有明显下降（20%以上），能量分辩率也明显变差（改变5%以上）。而第二类晶体（低温度梯度生长）经紫外辐照后，其透射谱以及能量分辩率基本不变。从晶体缺陷角度讨论了造成两类不同晶体抗辐照性能存在差别的原因。     

Bi4Ti3O12铁电薄膜I-V特性的研究

采用溶胶-凝胶工艺(Sol-Gel)在Pt/Ti/SiO2/p-Si衬底上成功制备了低漏电流Bi4Ti3O12(BIT)铁电薄膜,对所得样品的漏导行为进行了研究.研究表明,Bi4Ti3O12薄膜的漏电流密度在+3V偏压下低于10-9A/cm2,满足器件应用的要求.在不同场强下薄膜的漏导机制不同,而且正向和负向电场作用下I-V曲线明显不同,正向漏电流明显小于负向漏电流.电压低于2V时,薄膜以欧姆导电机制为主,电压在2～5.4V(加正向电压)或2.2～3.6V(加负向电压)时,BIT薄膜应以Schottky emission导电机制为主;而对于较高的场强下,BIT薄膜以Space-charge limited currents(SCLC)导电机制为主.     

Sol-gel法制备LaNiO3/Bi4Ti3O12异质薄膜及性能研究

采用Sol-gel(溶胶-凝胶)法在Si衬底上制备LaNiO3/Bi4Ti3O12(LNO/BTO)叠层薄膜,并研究了不同退火温度下BTO薄膜的生长行为和铁电、介电性能.试验表明,与单晶Si直接作衬底制备的Bi4Ti3O12薄膜相比,引入过渡层LNO降低了Bi4Ti3O12薄膜与衬底的晶格失配度,减少了热应力和外应力,缓解了薄膜龟裂的现象,而且制备出的Ag/BTO/LNO/Si异质薄膜电容具有优良的介电性质.     

硅基Bi4Ti3O12薄膜的C-V特性研究

Bi4 Ti3O12是典型的层状钙钛矿结构铁电材料,具有优良的压电、铁电、热释电和电光等性能,可广泛应用于铁电存储器、压电和电光等器件.本文在硅衬底上利用溶胶凝胶法制备出Bi4 Ti3O12铁电薄膜,并且对其性能进行了研究.测量不同退火温度下得到的Ag/BTO/p-Si结构的C-V曲线,结果表明Bi4 Ti3O12薄膜在合适的制备工艺下可望实现极化型存储.     

Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结的制备及其C-V特性研究

为制备符合铁电存储器件要求的高质量铁电薄膜,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺,制备了Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜及MFS结构的Ag/Bi4Ti3O12/P-Si异质结,对Bi4Ti3O12薄膜的相结构特征及异质结的C-V特性进行了测试与分析.XRD图谱显示,Si基Bi4Ti3O12薄膜具有沿c-轴择优取向生长的趋势,而Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结顺时针回滞的C-V特性曲线则表明,该异质结可实现电极化存储.此外,对该异质结C-V特性曲线的非对称及向负偏压方向偏移的产生原因也进行了分析.在此基础上,为提高铁电薄膜的铁电性能及改善其C-V特性提出了合理的结构设想.     

负极活性材料Li4Ti5O12的研究进展

介绍了负极材料Li4Ti5O12的物理特性和电化学性能，详细介绍并评述了Li4Ti5O12在锂离子电池和不对称型超级电容器中的应用情况，总结了Li4Ti5O12的不同合成方法及材料的电化学改性研究进展．     

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.     

钛酸铋纳米粉体的水热合成研究

讨论了水热合成条件(原料种类、摩尔配比、反应温度和晶化时间)对水热法制备钛酸铋粉体结构和形貌的影响,以Bi(NO3)3·5H2O和TiCl4为原料,NaOH为矿化剂,在180～230℃和2～12h的水热条件下,制备出Bi4Ti3O12纳米粉体.XRD结果表明它是典型的层状钙钛矿结构.TEM观察表明,Bi4Ti3O12纳米晶是方形片状的,无团聚,晶粒边长分布为80～250nm,平均长度约200nm.     

结构设计对铁电薄膜系统电滞回线的影响

为制备符合Si集成铁电器件要求的高质量Si基铁电薄膜，采用溶胶—凝胶(sol—gel)工艺，制备了MFM及MFS结构的铁电薄膜系统，研究了不同结构及不同衬底对铁电薄膜系统铁电性能及电滞回线的影响，并对这些差异产生的主要影响因素进行了分析，在此基础上，提出并制备了Ag／Pb(Zr0.52Ti0.48)O3／Bi4Ti3O12／p—Si多层结构，该结构铁电薄膜系统的铁电性能及电滞回线的对称性有明显改善，有望应用于Si集成铁电器件。     

工艺参数对熔盐法制备钛酸铋粉体影响的研究

研究了工艺参数对熔盐法制备钛酸铋粉体晶粒形貌和尺寸的影响.发现温度、盐的种类和盐的用量能够较显著地影响晶粒的形貌和尺寸.在氯盐中,晶粒尺寸随着温度的升高而逐渐增大,晶粒最终发育为较规则的圆片状,晶粒生长按照Ostwald液相生长机理来进行.在硫酸盐中,晶粒尺寸明显大于相同条件下在氯盐中的尺寸,且晶粒形貌呈不规则片状.当原料与盐的比例<1时,随着盐用量的增加,晶粒尺寸减小,形貌更加不规则.通过调整工艺参数能够控制颗粒的尺寸和形貌,制备具有各向异性生长的钛酸铋片状粉体.     

溶胶—凝胶技术制备Bi4Ti3O12铁电薄膜的研究

采用溶胶－凝胶技术在Ｓｉ单晶基片上制备了具有层状钙钛矿型结构的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２ｘ铁电薄膜，讨论了回火温度与时间对薄膜结构的影响，Ｘ射线衍射分析表明，经７００℃和７００℃以上温度回火的薄膜为具有层状钙矿型结构的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２多晶薄膜，该薄膜的电滞回线测试呈出剩余极化强度Ｐｒ＝５μＣ／ｃｍ＾２，矫顽场Ｅｃ＝１３０ｋＶ／ｃｍ。     

TiO2种子层对Bi 3.15 Nd 0.85 Ti 3 O 12铁电薄膜的结晶取向和铁电性能的影响

用sol—gel法分别制备了直接沉积在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上和加入了TiO2种子层的Bi3．15Nd0．85Ti3O12（BNT）铁电薄膜，研究了种子层对BNT薄膜结构和电学性能的影响．XRD结果表明直接沉积在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上的BNT薄膜具有（117）和（001）的混合取向，而加入TiO2种子层之后薄膜的最强峰为（200）取向；FE-SEM显示具有TiO2种子层的BNT薄膜，其表面主要是由具有非C轴取向的晶粒组成且更为致密；直接沉积的BNT薄膜和具有TiO2种子层的BNT薄膜的剩余极化Pr值分别为26和43．6μC／cm^2，矫顽场强＆分别为91和80．5kV／cm；疲劳测试表明两种薄膜均具有良好的抗疲劳特性，TiO2种子层的引入并没有降低BNT薄膜的疲劳特性；两种薄膜的漏电流密度均在10^-6-10^-5A／cm^2之间．     

MOD法制备的Bi3.25Nd0.75Ti3O12薄膜的铁电各向异性行为

采用金属有机分解法(MOD)在(111)Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了含(117)成分的c轴择优取向和α轴择优取向的Bi3.25Nd0.75Ti3O12(BNT)薄膜．实验发现，BNT薄膜的品型结构主要依赖于预退火条件．电学性能测试表明，α轴择优取向的BNT薄膜具有高的剩余极化和矫顽场，较高的介电常数和介电损耗，以及较大的电容调谐率；而c轴择优取向的则相反．BNT薄膜具有同Bi4Ti3O12(BIT)薄膜相似的铁电各向异性行为．     

退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜微观结构影响研究

采用Sol-Gel工艺制备了Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜。研究了退火温度对Si基Bi4Ti3O12薄膜晶相结构、晶粒尺寸及薄膜表面形貌的影响。研究表明，退火温度低于450℃时Bi4Ti3O12薄膜为非晶状态，退火温度在550-850℃范围内均为多晶薄膜，而且随退火温度升高，Bi4Ti3O12薄膜更趋向于沿c轴取向的生长；而晶粒尺寸及薄膜粗糙度随退火温度升高而增大，但在较高温度下增长速度趋缓。     

LiTa3O8薄膜制备与电性能研究

以乙醇锂和乙醇钽为起始反应物, 用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了新型钽酸锂LiTa₃O₈铁电薄膜. 经XRD图谱对比, 该薄膜结构不同于LiTaO₃晶体结构, 与正交相结构类似. SEM分析显示经过750℃结晶退火的LiTa₃O₈薄膜表面均匀平整无裂纹, 膜厚约为1μm. 实验结果表明, 在450kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜剩余极化强度P_r为9.3μC/cm², 矫顽场强E_c为126.8kV/cm; 在9.5kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜漏电电流为8.85×10^-9A/cm², 比LiTaO₃薄膜漏电小; 在1kHz时, LiTa₃O₈薄膜介电常数为58.4, 介电损耗为0.26. 溶胶-凝胶法制备的 LiTa₃O₈薄膜结晶温度比LiTaO₃薄膜高50℃以上.