钛酸钡和钛酸铅的两个临界尺寸

随着尺寸的减小,铁电体将发生由多畴到单畴的变化以及铁电一顺电相变.发生多畴到单畴变化的尺寸称为单畴临界尺寸,发生铁电-顺电相变的尺寸称为铁电临界尺寸.本文报道了对铁电体尺寸效应研究的一些结果.对钛酸钡和钛酸铅,分别计算了这两个临界尺寸,计算结果与实验结果符合.     

纳米铁电材料铁电性及其力电耦合特性的原子尺度模拟研究

纳米铁电材料的几何构型和特征尺寸严重影响着材料的铁电性, 对微电子器件中功能材料的可靠性有着至关重要的影响。数值模拟是研究铁电材料物理特性的重要手段, 并且当材料的特征尺寸缩小至数个纳米的量级时, 由于极小试样精密制备和微小物理量准确测量等方面困难的制约, 数值模拟可能是唯一有效的办法。本文综述了典型二维、一维及零维纳米铁电材料铁电性的若干数值模拟研究进展, 重点介绍了纳米铁电材料的极化分布、铁电相变、铁电临界尺寸和力电耦合特性等关键问题的研究成果, 展望了纳米铁电材料模拟研究方面的研究重点。     

钛酸铅和锆钛酸铅铁电薄膜的热释电效应的研究

本文测量了钛酸铅和锆钛酸铅铁电薄膜的热释电效应，在这些以钛薄片为衬底，用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ方法制备的铁电薄膜上可测到明显的热释电响应，同时，对这些薄膜的牡民Ｉ－Ｖ特性也进行了测试，对敏感元工之间的热传导以及材料中发现的光效应对热释电响应的影响进行了分析和讨论。     

钛酸纳米管的AFM和STM研究

使用AFM 和STM研究了钛酸纳米管.得到了纳米管表面的精面结构.在纳米管表面观察到一个约0.8nm高的大台阶,这是由于纳米管的螺旋特性造成的.还观察到表面各处有楞边平行于管轴的小台阶.这些小台阶与钛酸片层上的相同,是Ti-O八面体的连接方式造成.这些结果与先前在TEM研究基础上提出的钛酸纳米管模型相符合.     

压力对PbTiO3结构和热物性质影响的第一性原理研究

PbTiO₃是一种重要的铁电功能材料, 但压力对其结构、稳定性、力学和热力学性能的影响尚不明确, 从而限制了其在电子通讯领域的应用。本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了压力下四方铁电相钛酸铅(TP-PTO)、立方顺电相钛酸铅(CP-PTO)、四方前驱体相钛酸铅(PP-PTO)结构和热物性质。研究发现, 三种结构可压缩性由大到小依次为PP-PTO>TP-PTO>CP-PTO。能带结构和态密度均表明PTO在研究的压力范围内未发生相变。PTO带隙随着压力增大逐渐降低, TP-PTO在20 GPa由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体, 其余两相在压力下恒为直接带隙半导体。PTO在0~30 Gpa范围力学稳定, 且具有各向异性, 其综合力学性能随着压力的增加而增强, 各向异性则是先降低后升高。通过准谐德拜近似理论研究了温度和压力对PTO德拜温度、熵、热容的影响, 结果表明德拜温度随着温度上升而下降, 随着压力增大而上升, 反映出共价键强度依次为CP-PTO>TP-PTO> PP-PTO。熵和热容随着温度上升而上升, 随着压力的增大而下降。     

铝掺杂单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了铝掺杂对单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的影响。结果表明,本征态硅纳米管属于直接带隙半导体,其禁带宽度为0.42eV,而铝掺杂硅纳米管为间接带隙半导体,其禁带宽度为0.02eV。单壁扶手型(6,6)硅纳米管的价带顶主要由Si-3p态电子构成,而其导带底则主要由Si-3p态电子决定。同时通过铝掺杂,使硅纳米管的禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础。     

钛酸铅陶瓷的快速制备及电性能研究

针对传统的Slo-gel法制备钛酸铅铁电陶瓷水解速率慢、烧结温度高、制备周期长等不足，首次采用在溶胶中直接加甲醇水溶液水解和新鲜凝胶直接烧结的方法，实现了钛酸铅纳米晶的快速合成。用TEM观察了钛酸铅纳米晶的形貌和尺寸，用XRD法测定了钛酸铅纳米晶的结构，并制得纯度高、致密性好的钛酸铅纳米陶瓷，对其介电、铁电和热释电性能进行了初步研究。研究表明，用改进的Sol-gel法制备的钛酸铅陶瓷仍保持其优良的介电性能和铁电性能。     

钛酸铅陶瓷的介电和极化翻转特性研究

以水热纳米粉为前驱粉料,采用传统烧结工艺在950℃制备了致密性高、具有亚微米尺寸晶粒的钛酸铅(PbTiO3)陶瓷,并对其介电温谱和压电响应特性进行了系统的研究。结果表明,PbTiO3陶瓷在低温下的相对介电常数与测试频率无关,在室温以上,随着频率的增加,介电峰值向低温方向移动;压电力显微镜研究结果显示PbTiO3陶瓷中具有明显的微区极化翻转,表明具有较好的铁电性能。     

钛酸镧铅薄膜的介电、铁电性能研究

采用溶胶－凝胶法在Si衬底上制备了钛酸镧铅薄膜。通过对膜进行XRD、SEM、介电和铁电性能测试，研究了退火条件和掺镧量对薄膜性能的影响，结果发现在600℃下退火1h的PLT薄膜呈现钙钛矿结构；常温下，薄膜的矫顽场和剩余极化强度都随着掺镧量的增加而降低，其介电常数和介质损耗却随掺镧量的增加而增大。     

PbTiO3纳米晶的制备及表征

以硬脂酸、乙酸铅和钛酸丁酯为原料用硬脂酸凝胶法合成ＰｂＴｉＯ３纳米晶原粉，利用改进的烧结设备，同时采用Ｎ２气氛下预烧，通过调节Ｎ２和Ｏ２的流量控制烧结气氛，得到粒径重复性好的ＰｂＴｉＯ３纳米晶，用差热分析，热重分析和Ｘ－射线衍射对合成过程进行了研究，用透射电镜考查纳米晶的粒度和形貌，用５ＤＸ－红外光谱仪对ＰｂＴｉＯ３纳米晶的红外透射谱进行了测试分析。     

Interface Control of Ferroelectricity in an SrRuO3/BaTiO3/SrRuO3 Capacitor and its Critical Thickness

The atomic‐scale synthesis of artificial oxide heterostructures offers new opportunities to create novel states that do not occur in nature. The main challenge related to synthesizing these structures is obtaining atomically sharp interfaces with designed termination sequences. In this study, it is demonstrated that the oxygen pressure during growth plays an important role in controlling the interfacial terminations of SrRuO₃/BaTiO₃/SrRuO₃ (SRO/BTO/SRO) ferroelectric (FE) capacitors. The SRO/BTO/SRO heterostructures are grown by a pulsed laser deposition method. The top SRO/BTO interface, grown at high (around 150 mTorr), usually exhibits a mixture of RuO₂–BaO and SrO–TiO₂ terminations. By reducing , the authors obtain atomically sharp SRO/BTO top interfaces with uniform SrO–TiO₂ termination. Using capacitor devices with symmetric and uniform interfacial termination, it is demonstrated for the first time that the FE critical thickness can reach the theoretical limit of 3.5 unit cells.     

N掺杂位置对四方相PbTiO_3电子结构和光学性能的影响

用第一性原理计算了N掺杂四方相钛酸铅的结构参数、形成焓、电子结构和光吸收,研究了N掺杂位置对钛酸铅性能的影响。N掺杂钛酸铅是典型的p型半导体,杂质能级主要由N 2p态贡献。N替位O(1)位置与N替位O(2)位置钛酸铅的形成焓差值很小。N替位O(1)位置钛酸铅在价带顶出现两条交互的杂质能级,N替位O(2)位置的钛酸铅在价带顶出现两条分离的杂质能级。N替位O(1)位置的钛酸铅的相对空穴数是1.729,N替位O(2)位置的钛酸铅相对空穴数为1.327。与N替位O(1)位置钛酸铅相比,N替位O(2)位置钛酸铅在300nm到1400nm区域光吸收强度明显增强。     

PbTiO3铁电薄膜晶化工艺研究

对sol-gel法制备的PbTiO3薄膜采用不同晶化工艺进行晶化,研究了晶化温度和基片对薄膜晶化的影响.研究表明,采用快速晶化工艺时,在550～750℃的较宽温度范围内,薄膜能够结晶形成稳定钙铁矿相结构,在LaAlO3基片上能获得结晶良好、具有(001)择优取向的PbTiO3薄膜.与常规晶化相比,快速晶化处理的薄膜结晶质量好,晶粒较小、分布均匀致密.     

Nd扩渗PbTiO_3陶瓷的制备及其电性能研究

采用气相法对PbTiO3陶瓷扩渗Nd元素 ,经Nd扩渗 ,PbTiO3陶瓷的电性能发生了十分显著的变化。通过正交实验 ,确定了最佳扩渗条件 ,当Nd的浓度为 1.5 % (w) ,扩渗时间为 4h ,扩渗温度为 86 0℃时 ,PbTiO3陶瓷的导电性最好 ,其室温电阻率从 2 .0× 10 1 0 Ω·m下降为 10 .5Ω·m。经Nd扩渗的PbTiO3陶瓷的晶粒电阻随着温度的变化 ,呈现PTC效应 ,而晶界电阻随着温度的升高 ,呈急剧连续降低状态 ,总电阻的变化规律与晶界电阻的变化相一致 ,但PTC效应已不存在 ,有向导电体过渡的趋势。     

Gd扩渗对PbTiO3陶瓷导电性能和介电性能的影响

采用气相法对 PbTiO3陶瓷扩渗 Gd元素,经扫描电镜和 X射线能谱分析,证实 Gd元素已渗入到 PbTiO3陶瓷中,并使 PbTiO3陶瓷的导电性能和介电性能发生了十分显著的变化.经Gd扩渗,PbTiO3陶瓷的室温电阻率从 2.0× 1010Ω@ m下降为 0.25Ω@ m,已趋近导体.随着温度升高,晶粒电阻和晶界电阻逐渐降低,导电性更强. Gd扩渗使 PbTiO3陶瓷的介电常数较纯PbTiO3陶瓷明显增大.     

水热-溶胶凝胶法合成PbTiO3/NiTi复合膜工艺研究

进行了水热－溶胶凝胶复合法合成PbTiO2/NiTi的探索研究，结果表明，采用该方法合成PbTiO3陶瓷膜为四方钙钛矿结构，陶瓷膜易于在水热反应后的金属基体表面形核长大，陶瓷薄膜生长均匀，结晶度和纯度也明显高于溶胶凝胶法制备的PbTiO3膜。