Ta、Nb掺杂Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)陶瓷铁电介电性能研究

采用传统固相烧结工艺制备了掺杂Ta、Nb的Bi3.15Nd0.85Ti3O12材料,构成Bi3.15Nd0.85Ti3-2x TaxNbxO12(x=0,0.02,0.04,0.06)铁电陶瓷。研究了Ta、Nb掺杂对Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷晶体结构和铁电性能的影响。结果表明,Ta、Nb掺杂未改变Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷的钙钛矿晶体结构,剩余极化值提高,具有较好电滞回线(Pr-Ec)。在电压为45 V、测试频率为0.1kHz下,Bi3.15Nd0.85Ti3-2xTaxNbxO12铁电陶瓷的剩余极化强度(2Pr)及矫顽场强(2Ec)可分别达到25.07μC/cm2和31.1kV/cm,电容-电压(C-V)曲线呈标准的蝴蝶形。     

钨掺杂CaBi4Ti4O15基陶瓷的介电和铁电性能研究

用固相反应法制备了钨掺杂的铋层状结构铁电陶瓷Ca0.7La0.3Bi4(Ti1–xWx)4O15(x=0,0.025,0.100和0.200)。研究了钨掺杂对其介电、压电和铁电性能的影响。结果表明,当x<0.1时掺钨陶瓷已形成单晶相。Ca0.7La0.3Bi4(Ti0.975W0.025)4O15陶瓷具有最佳性能,其εr为183.15,tanδ为0.00446,d33为14pC/N,2Pr为26.7×10–6C/cm2,2Ec为220×103V/cm。SEM显示CaBi4Ti4O15基陶瓷的晶粒为片状。     

Nb、Ta掺杂Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的性能研究

采用固相烧结法制备了Na0.5Bi4.5Ti4-2xNbxTaxO15(NBTNT-x,0≤x≤0.06)铋层状压电陶瓷材料,研究了不同量Nb、Ta掺入对Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷结构和电性能的影响。结果表明,所有样品均为单一的铋层状结构。适量Nb,Ta掺入能细化陶瓷晶粒,提高其致密性,降低电导率σ和介电损耗tanδ;同时,居里温度TC随Nb、Ta掺入量的增加而降低,但均高于610℃;当x=0.02时,陶瓷样品电性能最佳,即压电常数d33=17pC/N,机电耦合常数kp=4.19%,kt=18.10%,品质因数Qm=3 527,剩余极化强度Pr=10.50μC/cm2。     

BNT铁电薄膜电容的制备及其特性研究

用脉冲激光淀积方法在p-Si基片上制备了高c轴取向的Bi4–xRxTi3O12(BNT)铁电薄膜,研究了掺钕量x对薄膜铁电性能的影响,结果表明,当x=0.80时,薄膜具有最大的剩余极化(Pr),在应用电压为10V时,Pr及Ec分别达到27×10–6C/cm2和70×103V/cm。在1MHz时,Au/BNT/p-Si(100)电容在读/写开关次数达到1010后表现出较好的抗疲劳特性。     

Sol-Gel法制备硅基钛酸铋铁电薄膜

介绍溶胶一凝胶(Sol-Gel)法制备Bi4Ti3O12薄膜的工艺过程；对前驱体溶液进行了综合热分析，并对薄膜的性质进行了研究；成功地在p-Si衬底上制备出随机取向的Bi4Ti3O12铁电薄膜。在650℃下退火30min得到的Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=12μC／cm^2，矫顽场强Ec=130kV／cm。     

Ba(Ti0.91Zr0.09)0.09Al0.01O3陶瓷的介电弛豫特性

采用固相反应法制备了Ba1-xBi(Ti0.91Zr0.09)0.09Al0.01O3陶瓷,借助XRD、Agilent4284A、ZT-I电滞回线测量仪,研究了Bi3+和Al3+共掺杂后对陶瓷的相结构和介电特性的影响.研究结果表明,掺杂后Ba(Ti0.91Zr0.09)0.09Al0.01O3陶瓷的体积密度在x=0.03时,可达5.859 g/cm3,XRD结果显示,在x≤0.01时,衍射峰具有单一的四方BaTiO3结构,观察介电温谱(-30℃≤T≤130℃,10-1kHz≤f≤103kHz,其中f为频率)可发现陶瓷从正常铁电体转变成弛豫铁电体,电滞回线显示矫顽场(Ec)和剩余极化强度(Pc)小,即Ec=0.93 kV/cm,Pc=2.63μC/cm2.     

Ta掺杂钛酸镧陶瓷的铁电和介电性能研究

采用传统固相反应法制备La2Ti2-xTaxO7(Ta摩尔分数x=0、0.1、0.2、0.3)陶瓷,对其晶体结构、表面形貌、铁电性能和介电性能进行了研究,实验结果表明,Ta掺杂La2Ti2O7陶瓷,Ta5+取代B位的Ti4+,形成La2Ti2-xTaxO7固溶体,提高钛酸镧陶瓷的铁电和介电性能,在x=0.2时,La2Ti2-xTaxO7陶瓷的铁电性能和介电性能达最大值(剩余极化强度Pr=0.3 μC/cm2,介电常数εr=5 600).同时研究发现该陶瓷在高频区性能稳定.     

Au/PLT/Pt铁电薄膜电容的电学性能

用 Sol- Gel方法研制了 PL T[(Pb0 .83 L a0 .17) Ti O3 ]铁电薄膜 ,结合非挥发性铁电存储器对铁电电容的要求 ,研究了 Au/ PL T/ Pt铁电电容和漏电流、剩余极化、疲劳、开关特性和揭电常数等性能。对厚度为 0 .4 μm的薄膜 ,5 V时的剩余极化强度 Pr=2 2 μC/ cm2 ,矫顽场强度 Ec=6 0k V/ cm,相对介电常数约 130 0 ,漏电流 Id=3.2× 10 -8A/ mm2 ,开关特性优良。疲劳测试表明 ,对Vpp=10 V的锯齿信号 ,经 4 .5× 10 11周期后 ,剩余极化强度衰减 2 0 %。上述性能表明 ,该 PL T膜能用于非挥发性铁电存储器的试制     

LiSbO3掺杂NBT KBT无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了LiSbO3掺杂0.8(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.2(K0.5Bi0.5)TiO3 (简称NBT-KBT-LS)无铅压电陶瓷,研究了LS的不同摩尔分数掺杂(0≤x≤1.50%)对样品的显微结构及电性能的影响。结果表明,所制备的NBT KBT LS陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构,LS的掺入促进了晶粒的长大,但由于Bi3+与Na+的挥发,导致块状晶粒的出现。掺杂一定量的LS,陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、剩余极化强度Pr与矫顽场Ec均增大,表现出“软硬双性”的掺杂作用。当x=0.75%时,材料的性能最佳：d33=154 pC/N,kp=0.268,Qm=107。     

LiSbO3掺杂NBT-KBT无铅压电陶瓷的研究

采用固相法制备了LiSbO3掺杂0.8(Na0.5 Bi0.5) TiO3-0.2(K0.5Bi0.5)TiO3(简称NBT-KBT-LS)无铅压电陶瓷,研究了LS的不同摩尔分数掺杂(0≤x≤1.50％)对样品的显微结构及电性能的影响.结果表明,所制备的NBT-KBT-LS陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构,LS的掺入促进了晶粒的长大,但由于Bi3+与Na+的挥发,导致块状晶粒的出现.掺杂一定量的LS,陶瓷的压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因子Qm、剩余极化强度Pr与矫顽场Ec均增大,表现出“软硬双性”的掺杂作用.当x=0.75％时,材料的性能最佳:d33=154 pC/N,kp=0.268,Qm =107.     

掺钕钛酸铋铁电陶瓷靶的研制

用添加晶种的方法制备了掺钕钛酸铋(BNT)铁电陶瓷靶材。通过XRD及SEM研究了烧结工艺对铁电陶瓷BNT晶相结构的影响,用RT66型铁电测试仪测定铁电材料BNT的电滞回线。结果表明,采用在800℃预烧、保温2h,1100℃烧结、保温12h的烧成工艺,所得的BNT铁电陶瓷具有良好的c轴取向,具有较好电滞回线(Pr-Ec)。在应用电压为5V,测试频率为1MHz下,BNT铁电陶瓷的剩余极化强度(Pr)及矫顽场强(Ec)可分别达到2.2×10–6C/cm2和5×103V/cm。     

MFS结构钛酸铋铁电薄膜掺铌改性研究

基于MFS结构铁电存储器的需要,采用溶胶-凝胶工艺,在p-Si衬底上制备了对Bi4Ti3O12进行B位Ti元素铌元素取代的铁电薄膜,并电镀上银电极构成MFS结构.研究了掺杂浓度对薄膜的微观结构及铁电性能的影响.研究表明,650℃进行退火的BTN薄膜生长形态良好;2％掺杂取代的薄膜铁电性能最佳,剩余极化强度Pr可达到19...     

BT-BKT无铅压电陶瓷的性能研究

通过在BaTiO3(BT)中加入不同含量的Bi0.5K0.5TiO3(BKT),研究了(1–x)BT-xBKT系无铅压电陶瓷的性能特征。经1200℃空气气氛2～4h烧结的陶瓷形成了钙钛矿结构固溶体单一相。陶瓷的介电、压电、铁电性质受BKT含量的影响显著。随着BKT的加入,陶瓷表现出一定的弛豫型铁电体特征。当x为0.20时,陶瓷具有较小的tanδ,并且介电性能稳定。tC及EC随BKT添加量的增加而增大。当x为0.20时,陶瓷的tC达182℃,d33达到63pC/N;x为0.10时,Pr达最大值9.4×10–6C/cm2。     

新型无铅压电陶瓷的研制

针对钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)基复合钙钛矿压电铁电材料,提出了多种新的ABO3型A位多重复合无铅压电陶瓷体系,利用传统陶瓷工艺制备了这些压电陶瓷,报道了其常温铁电压电性能和铁电压电性能的温度依存关系。对比迄今为止国际上专利和文章报道的无铅压电陶瓷体系可知,这些新的无铅压电陶瓷具有压电铁电性能优良,铁电电滞回线矩形度高,压电铁电性能的温度特性好等特点。所测得的一个体系的d33可达230 pC/N,同时其kp可达0.40, Pr可达40106C/cm2;而且,该体系在温度到达近200℃时还具有很好的铁电电滞回线。     

ITO玻璃衬底上PLZT铁电薄膜的制备与电性能

用sol-gel法在掺Sn的In2O3导电透明膜(ITO)衬底上,制备了La掺杂的PbZr0.5Ti0.5O3(PLZT)铁电薄膜。研究了La掺杂量对薄膜的铁电、介电和漏电性质的影响。结果表明,x(La)为5%的PLZT薄膜经650℃退火,有优良的铁电特性,外加15V电压下,剩余极化强度为35.4×10–6C/cm2,矫顽场强为111×103V/cm。100kHz时的εr和tgδ分别为984和0.13。在外加电场小于9V时,薄膜的漏电流密度不超过10–8A/cm2。     

镍酸镧缓冲层的制备及对钙锶铋钛的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜,然后在LaNiO3/Si(100)上制备了钙锶铋钛薄膜。研究了热处理工艺对LaNiO3(LNO)薄膜的影响。研究结果表明,当热分解温度为350℃、退火温度为750℃,厚为250nm时,制备的LNO薄膜的(110)衍射峰取向择优最明显,电阻率也较低,(为1.8×10-3Ω.cm)。LNO缓冲层的引入促进钙锶铋钛薄膜沿A轴方向生长,明显改善了钙锶铋钛薄膜的电性能,即剩余极化强度Pr=15.2μC/cm2,矫顽电场Ec=70kV/cm。     

溶胶—凝胶法制备掺镧钛酸铋铁电薄膜

利用溶胶-凝胶法在Si（100）及Pt/Ti/Si（100）衬底上制备了Bi3.5La0.5Ti3O12(BLT-5）铁电薄膜,研究了在不同退火条件下BLT-5薄膜的结晶性能。经650℃、30min退火处理的BLT-5铁电薄膜的矫顽场Et=67kV/cm,剩余极化强度Pt=11.2μC/cm∧2,BLT-5铁电薄膜呈现较好的抗疲劳特性,可望用于制备高容量铁电随机存取存储器。     

飞秒脉冲激光沉积Si基a轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜

在钛酸铋(Bi4Ti3O12)薄膜的制备过程中容易获得晶粒c轴垂直于基片表面的薄膜,而压电和铁电存储器主要利用a轴的自发极化分量,因而制备a轴择优取向的Bi4Ti3O12铁电薄膜具有特别的意义。采用飞秒脉冲激光作用在钛酸铋陶瓷靶上,采用Si(111)作为衬底,制备了a轴择优取向的钛酸铋薄膜。采用X射线衍射(XRD)的薄膜附件和场发射扫描电镜(FSEM)研究了薄膜的结构和形貌;采用傅里叶红外光谱仪测量了室温(20℃)下在石英基片上沉积的样品的光学特性;室温下沉积的钛酸铋薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均大小为20 nm,其光学禁带宽度约为1.0 eV。在500℃沉积的钛酸铋薄膜呈a轴择优取向,晶粒大小在30~300 nm之间,薄膜的剩余极化强度Pr为15μC/cm2,矫顽力Er为48 kV/cm。