掺镧BiFeO3薄膜的制备及光伏特性研究

采用溶胶–凝胶法,用乙二醇甲醚作溶剂溶解Bi(NO3)3、Fe(NO3)3和La(NO3)3制备前体溶液,通过化学溶液沉积法在FTO导电玻璃基板上合成La3+掺杂的BiFeO3(BFO)薄膜,并研究了La3+掺杂对BiFeO3的能带及其光伏性能的影响。BiFeO3薄膜呈多晶钙钛矿结构,且随着La3+掺杂量的增加,BiFeO3的晶格常数依次递减。掺杂10%La3+的BiFeO3的能隙比未掺杂时稍有减小,为2.71 eV,随着La3+掺杂量的增加,BiFeO3的能隙增加到2.76 eV。采用改良法制备的La3+的掺杂量为10%的BiFeO3薄膜的最大开路电压为0.4 V,具有良好的光伏性能。     

CH3NH3PbI3太阳能电池的制备及其光电性能研究

在旋涂过程中以乙醚作为反溶剂,采用一步旋涂法制备了不同比例二甲基甲酰胺(DMF)掺杂下的CH_3NH_3PbI_3型钙钛矿薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、元素分析仪、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等分析手段,研究了DMF掺量分别为0(纯DMSO),10%,30%,50%,70%和100%(质量分数)的CH_3NH_3PbI_3薄膜的晶体结构、形貌、晶粒尺寸和吸光性能。结果表明,采用不同比例DMF制备的CH_3NH_3PbI_3薄膜样品均得到了钙钛矿主相结构,随着DMF掺量的增大,钙钛矿主峰的强度出现先增强后减弱的现象,且在DMF掺量为70%(质量分数)时,强度达到最大;当DMF掺量为50%(质量分数)时,即m(DMF)∶m(DMSO)=1∶1时,薄膜样品表面较为致密,薄膜覆盖率高,薄膜表面为细小的等轴晶,晶粒尺寸在100～200 nm之间;所有薄膜样品的吸收边都在780 nm左右,随着DMF掺量的增大,薄膜样品的吸光性能呈现先增大后减小的趋势,当DMF掺量为50%(质量分数)时,即m(DMF)∶m(DMSO)=1∶1时,薄膜的吸光性能最好。     

铋掺杂对SrTiO3薄膜微观结构及阻变行为的影响

采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在p+-Si上制备了Bi掺杂SrTiO_3薄膜,构建了Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si结构阻变器件,研究了Bi掺杂量对薄膜微观结构、器件阻变行为及特性的影响。结果表明:Bi掺杂量较低时并未改变Sr_(1-x)Bi_xTiO_3薄膜的相结构,但随着掺杂比例的增大,晶粒尺寸也明显增大,当掺杂量x=0.16时,有Bi4SrTi4O15及TiO2相形成;不同Bi掺杂量的Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si器件均呈现出双极性阻变特性,且有明显的多级阻变行为。随Bi掺杂量的增加,器件的阻变性能逐步提高,当x=0.12时器件的高、低阻态电阻比值最大,达到105左右,并且在2 000次可逆循环测试下,高、低阻态电阻比未出现衰减,表现出良好的抗疲劳特性,但当掺杂量x达到或超过0.16后,器件的性能呈下降趋势。Bi掺杂量的增大会导致器件高阻态时的导电机制从空间电荷效应(SCLC)导电机制(x0.16)转变为肖特基势垒发射(x=0.16)。器件在低阻态下均遵循欧姆导电机制。     

Ce掺杂ZnO压敏薄膜的微观结构与电学性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了一种稀土Ce掺杂的ZnO-Bi2O3压敏薄膜,对薄膜进行了XRD、AFM、介电与压敏性能的表征。结果表明,Ce掺杂不会影响ZnO-Bi2O3压敏薄膜的晶体结构,但是会减小ZnO-Bi2O3压敏薄膜的晶粒尺寸。Ce掺杂会降低ZnO-Bi2O3压敏薄膜的漏电流,减小材料的介电损耗,提升ZnO-Bi2O3压敏薄膜的非线性性能。当Ce掺杂量达到0.3%(摩尔分数)时,ZnO-Bi2O3压敏薄膜的压敏电压达到了175V/mm,漏电流降低至502μA。     

Fe3+/Bi3+对纯相BiFeO3薄膜的影响及生长机理研究

以Bi(NO3)3·5H2O,Fe(NO3)3·9H2O为原料,柠檬酸为螯合剂,用液相自组装法,在ITO玻璃基片上制备了纯相BiFeO3薄膜.研究了前驱液中Fe3+/Bi3+摩尔比对BiFeO3薄膜的影响.利用XRD,EDS,XPS,FE-SEM和FT-IR等测试手段对BiFeO3薄膜进行了表征.结果表明,由于柠檬酸对...     

溶胶-凝胶法制备Ag~+掺杂Bi_2WO_6及其可见光光催化性能研究

以硝酸铋[Bi(NO3)3·5H2O]和偏钨酸铵[(NH4)6H2W12O40·XH2O]为原料,采用溶胶-凝胶法制备了Bi2WO6及系列Ag+掺杂Bi2WO6新型光催化剂,通过降解罗丹明B发现当Ag掺杂为0.8%时,催化效果最好;并通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、比表面积测试仪和红外光谱仪等技术对其进行了表征。结果表明:Ag+掺杂前后Bi2WO6均为斜方晶系,无其他杂质相生成。Ag+掺杂Bi2WO6光吸收性能发生红移,改善了其晶粒的分散性且其表面积也有所增加。Ag+掺杂有效提高了Bi2WO6的可见光催化活性,当掺杂量为0.8%(摩尔分数),罗丹明B溶液呈酸性时,135min内对罗丹明B的降解率达到95.40%。     

取向对PLD法制备BiFeO3薄膜性能的影响

以快速等离子烧结法(SPS)制备的BiFeO3块体为靶材,用激光脉冲沉积(PLD)法在不同衬底上制备了BiFeO3(100)/LaNiO3(100)/Si(100)、BiFeO3(111)/LaNiO3(111)/SrTiO3(111)、BiFeO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si、BiFeO3(110)LaNiO3(110)/Pt/TiO2/SiO2/Si不同择优取向的薄膜,并对薄膜进行了XRD和SEM分析。X射线衍射结果表明,BiFeO3薄膜外延沉积在导电层衬底上,并且它们具有相同的高度取向。SEM分析表明,薄膜上的晶粒是柱状形态,表面光滑致密且颗粒分布非常均匀,晶粒的边界和尺寸也能被清晰地观察到。通过铁电铁磁性能研究,BiFeO3(111)择优取向性能最佳。SrTiO3衬底上(111)取向的BiFeO3薄膜铁电剩余极化值达到了30.3μC/cm2,漏电流为1.0×10-3 A/cm2,饱和磁化强度为20.0kA/m。     

不同晶粒尺寸Mg掺杂(Ba0.6Sr0.4)0.925K0.075TiO3薄膜的直流场介电性能研究

采用溶胶凝胶工艺,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底制备了Mg掺杂(Ba0.6Sr0.4)0.925K0.075TiO3(BSKT)薄膜.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BSKT晶粒尺寸和直流场介电调谐性能的影响,讨论了直流场介电损耗谱演变的原因.结果表明,Mg掺杂BSKT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;在室温1MHz下,BSKT薄膜有最大的调谐量73.6%;6%(摩尔分数)Mg掺杂BSKT薄膜有最低的介电损耗为0.0088;发现直流场下薄膜的介电损耗谱演变一方面可能与薄膜的晶粒尺寸有关,另一方面也可能与测试温度有关.     

衬底温度对磁控溅射ZrN薄膜结构和物理性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)衬底上制备了ZrN薄膜,通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及霍尔测量等测试分析手段表征了薄膜的微观结构、表面形貌及电学性能。结果表明,制备的ZrN薄膜为立方相NaCl结构,具有(111)面择优取向。在T_s=550～650℃时,薄膜的结晶性最佳。薄膜呈柱状生长,晶粒尺寸会随着衬底温度的升高先增大后减小,当T_s=550～750℃时,表面出现三角锥状晶粒。制备的ZrN薄膜表面较为平整,表面粗糙度在3.9～6.67 nm之间。测得薄膜的电阻率大小在1.43～24.5×10~(-3)Ω·cm之间,且电阻率与薄膜的结晶性以及晶粒尺寸相关;薄膜的载流子浓度在0.869～4.38×10~(20) cm~(-3)之间,T_s=550～650℃的薄膜电学性能较好。     

喷涂法制备MA_(1-x)Cs_xPbI_3掺杂有机无机杂化钙钛矿薄膜

利用喷涂成膜法,通过优化基底温度、溶剂组成、溶液浓度等条件,得到当基底温度为130℃,溶液体系为纯DMF(N,N-二甲基甲酰胺),钙钛矿质量分数为20%时的掺杂有机无机杂化钛薄膜(MA_(1-x)Cs_xPbl_3),所制备出的MA_(1-x)Cs_xPbI_3展现出最优的薄膜质量、光吸收性能,晶粒尺寸较大且均匀致密。X射线衍射分析结果表明,喷涂法制备的MA_(1-x)Cs_xPbI_3薄膜可在x达到0.20下仍观测不到杂相(CsPbI_3)。通过对薄膜的形貌分析和光学特性分析可知,MA_(0.9)Cs_(0.1)PbI_3具有晶粒尺寸大、可见光吸收性能好的特性。制备得到的MA_(0.9)Cs_(0.1)PbI_3薄膜较MAPbI_3薄膜的热稳定性有所提高。     

溶胶凝胶法制备NiO掺杂CaCu3Ti4O12薄膜（英文）

用溶胶凝胶法制备纯CaCu3Ti4O12(CCTO)薄膜以及NiO掺杂CaCu3-x Nix Ti4O12(CCNTO)薄膜(x=0.10、0.20、0.30),研究了掺杂NiO对CCTO介电性能以及微观结构的影响。通过AFM图片可以看出,掺杂NiO的CCTO薄膜的晶粒尺寸比不掺杂NiO的CCTO薄膜的晶粒尺寸小。当x=0.2时,CCNTO薄膜的漏电流最小,最小值为0.546 mA,同时具有最大阈值电压与最大非线性系数,最大值分别为81 V/mm和1.9。当Ni掺杂量达到一定程度时,CCNTO薄膜的介电常数就会增加,总体来说,随着Ni的掺杂量增加,CCNTO薄膜的介电损耗呈上升趋势。     

Al掺杂TiO2多孔薄膜的制备及其染料吸附性研究

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃基底上制备了Al3+掺杂的TiO2薄膜,采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和紫外-可见分光光度计,分析了Al3+掺杂量对TiO2薄膜的微结构、表面形貌以及染料吸附特性的影响。结果表明:Al3+的掺杂能够抑制TiO2晶粒的生长,提高薄膜表面均匀度;但是Al3+含量过高,会造成当TiO2薄膜对染料的吸附量减小时,吸光度降低。因此,Al3+的掺杂量在TiO2摩尔量的1%左右时,薄膜具有较好的多孔结构和染料吸附量。     

Sol-gel方法制备BiFeO_3/Bi_4Ti_3O_(12)多层薄膜及其电性能

采用溶胶-凝胶方法在FTO/glass底电极上制备了BiFeO3/Bi4Ti3O12和Bi4Ti3O12/BiFeO3多层薄膜。研究了室温下薄膜的结构,铁电性质和介电性质,并将其与纯的BiFeO3薄膜的性质进行了比较。从薄膜的XRD模式中可以观察到共存的BiFeO3相和Bi4Ti3O12相。通过电滞回线测量可以看出,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/Bi4Ti3O12和Bi4Ti3O12/BiFeO3多层薄膜能够承受更高的测试电场而获得充分极化,从而表现出较强的铁电性,在450kV/cm测试电场下,薄膜的剩余极化强度分别为37μC/cm2和23μC/cm2。     

Bi4Ti3O12掺杂BST陶瓷性能和结构的研究

采用固相法,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试分析方法系统研究了Bi4Ti3O12掺杂量(质量分数,下同)(18％～50％)对(Ba0.71Sr0.29)TiO3 (BST)基电容器陶瓷介电性能和结构及烧结温度的影响.研究结果表明:随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的晶粒尺寸先减小然后增大.在BhTi3O12掺杂量的范围内,BST陶瓷的物相均为Bi4Ti3O12和BST的混合相,随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,Bi4Ti3O12相逐渐增多.随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的介电常数(ε)逐渐减小;介质损耗(tarδ)均较小(0.0050～0.0075),呈先减小后增大的趋势;烧结温度逐渐降低,当Bi4Ti3O12掺杂量为50％时,烧结温度为1090℃.随着Bi4Ti3O12掺杂量的增加,BST陶瓷的容温变化率(AC/C)绝对值在正温范围内(25～125℃)逐渐减小,容温变化率(△C/C)在负温范围内(-55～25℃)先减小然后上升再下降.当Bi4Ti3O12掺杂量为26％时,BST陶瓷综合性能较好,其介电常数为1700,介质损耗为0.006,容温变化率的绝对值小于15％(-55～125℃),符合X7R特性,耐直流电压为5.0kV/mm,烧结温度为1120℃.     

Ce、V共掺杂BiFeO3多铁薄膜及其电性能研究

采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上成功制备出纯BiFeO3(BFO)和Ce、V共掺杂Bi0.97 Ce0.03Fe1-x VxO3 (x=0,0.01,0.02,0.03)(BCFVx)薄膜.结构和形貌测试表明,Ce、V共掺杂使得BFO薄膜发生从菱方结构到伪四方结构的转变,且薄膜晶粒变小.介电性能和...     

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。     

Bi_(1-x)Ba_xFe_(1-y)Mn_yO_3陶瓷的磁性和介电性研究

溶胶-凝胶法制备了Bi1-xBaxFe1-yMnyO3陶瓷样品,研究掺杂对BiFeO3(BFO)的微观结构、磁性及介电性能的影响。XRD表明Bi1-xBaxFe1-yMnyO3为单相菱方钙钛矿结构,BiFeO3的磁滞回线表明其在室温具有反铁磁性(弱铁磁性),Ba和Mn掺杂后使体系由反铁磁性向铁磁性转变。BiFeO3和Bi0.9Ba0.1FeO3介电常数随温度变化曲线在200和230K下均出现转变点,但掺杂Mn时体系转变点消失。当外加磁场时,介电常数的测量表明Ba和Mn掺杂能够增大BFO的磁介电效应。     

Bi-SnO2/GO电催化膜的制备及其性能研究

采用电化学-水热法,以聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜为支撑,制备Bi掺杂SnO_2修饰氧化石墨烯(GO)的电催化膜(Bi-SnO_2/GO),通过SEM、TEM、EDS、XRD、LSV、EIS、CV等手段对其结构及性能进行表征,并考察了其对水中大肠杆菌的去除效果.结果表明,当Bi/Sn摩尔比为1∶15、电沉积电压为2.0 V时,制备的Bi-SnO_2/GO催化膜的析氧电势为1.75 V,Bi-SnO_2/GO膜表面均匀分布着纳米Bi-SnO_2粒子,粒子尺寸约为10.4 nm,Sn和Bi元素的质量分数分别为11.28%和3.59%;当外加直流电压为2.5 V且连续运行5 h时,Bi-SnO_2/GO催化膜对水中大肠杆菌的去除率达到96.82%,表明Bi掺杂SnO_2显著提高了GO基电催化膜的电性能及对大肠杆菌的去除性能(～62.0%).     

溶胶-凝胶法制备BiFeO3粉体及其表征

以硝酸铁和硝酸铋为原料,冰醋酸和乙二醇单甲醚为溶剂制备BiFeO3粉体。采用XRD,SEM,EDS,TG-DSC以及FT-IR等手段对产物的物相、形貌、结构等进行分析,研究煅烧温度和保温时间对BiFeO3粉体的影响。结果表明:BiFeO3的最佳煅烧温度为550~600℃,保温时间为0.5~1.5h。另外,在BiFeO3制备过程中对Bi含量进行过量添加处理,发现当Bi过量3%~6%时,制备出的BiFeO3粉体杂相最少。     

微晶纤维素改性对聚乙烯醇薄膜性能的影响

目的研究不同添加量的微晶纤维素(MCC)对聚乙烯醇(PVA)薄膜性能的影响。方法通过共混溶液流延法制备得到MCC质量分数不同(0%,1%,2%,3%,4%)的PVA薄膜,测定分析MCC含量不同对PVA薄膜的颜色、光学性能、力学性能、阻隔性能、热稳定性和表面微观形态的影响。结果随着MCC含量的增加,PVA薄膜的透光率和断裂伸长率显著降低,雾度和抗拉强度显著增加,与纯PVA薄膜相比,MCC质量分数为4%的PVA薄膜的抗拉强度增加了64.8%,断裂伸长率降低了14.7%,水蒸气透过系数显著降低。当MCC质量分数从0%增加到3%时,薄膜的氧气透过系数由2.145×10~(-16) cm~3·cm/(cm~2·s·Pa)降低到1.393×10~(-16) cm~3·cm/(cm~2·s·Pa),但当MCC质量分数为4%时,薄膜的氧气透过系数略有增加。MCC的加入使得薄膜的热稳定性提高,初始分解温度略有升高,当MCC质量分数为4%时,薄膜表面和横截断面局部区域可以观察到少量的大颗粒出现团聚现象。结论 MCC的加入提高了PVA薄膜的力学性能、疏水性、阻隔性、热稳定性,控制好其加入量可以有效改善PVA薄膜的性能。