纳米BiFeO3的制备及其光催化性能研究进展

在众多多铁性化合物中,铁酸铋是目前已知唯一一种在室温下同时具有磁性和强铁电性的材料。近年来,纳米BiFeO_3(BFO)材料常用于光催化领域研究,目前主要通过控制粒子大小和形状来提高其光催化性能,或掺杂各种金属元素以及设计相关复合材料等。本文从BFO纳米材料的制备工艺入手,综述了几种常见方法,包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法。总结了铁酸铋光催化剂的性能改进方式及其研究进展。     

Dielectric properties of BiFeO3-PbTiO3 thin films prepared by PLD

BiFeO3-PbTiO3 （BFO-PT） thin films were prepared on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates by pulsed-laser deposition （PLD） technique under different oxygen pressures. The structures of the films were characterized by means of XRD. The current densities were performed to check the conductivity of the films. The dielectric constant and loss factor （tanδ） of the films were measured. The results show that the BFO-PT layers are mainly perovskite structured; the film deposited under 6.665 Pa exhibits low leakage current, low dielectric loss （0.017-0.041） and saturated hysteresis loop with polarization （Pr） value and coercive field （Ec） of 3 μC/cm^2 and 109 kV/cm.     

溶胶-凝胶法合成PZT-TiNi复合膜

以醋酸铅、异丙醇锆和钛酸正丁酯为先驱物,利用溶胶-凝胶技术在TiNi形状记忆合金箔基片上成功合成PZT铁电陶瓷薄膜,并研究了PZT薄膜的晶化过程.结果表明,所得PZT薄膜属钙钛矿结构无裂纹,与TiNi合金基片结合牢固.     

铬掺杂钛酸锶钡陶瓷的介电调谐性能

研究了Cr掺杂对钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3,BST)陶瓷的介电及其可调性能的影响.结果表明,少量的Cr可进入BST品格形成固溶体,并促进晶粒生长.当Cr掺杂量(摩尔分数)低于1.0%时,陶瓷的介电损耗急剧降低,调谐率明显提高,综合性能显著改善,其中Cr掺杂0.6%的BST陶瓷具有最佳的综合性能,其在1MHz下的介电损耗为0.0005,品质因子(FoM)达到500,而未掺杂样品的FoM值仅为60.Cr掺杂陶瓷损耗的急剧降低可归因于Cr3 离子的还原和Cr3 、Cr2 受主行为中和了氧空位的施主行为.     

高动态位移ScAlN基超声换能器的设计及制作

超声探测作为重要的感知技术,其探测性能一直是学术界研究的热点。针对薄膜超声换能器谐振位移低,导致输出声压较低,从而影响探测性能的问题,该文提出了一种高动态位移的薄膜ScAlN基超声换能器结构,该结构直径为360 μm,中心处膜层由4根悬梁支柱固支,通过微机电系统（MEMS）微纳加工技术制作了换能器阵列。测试结果表明,该器件谐振频率下,中心处动态位移可达2.16 μm/V。此外,该结构使膜层振动模态转变为输出声压更高的活塞型模态,相关工作为空气介质中长距离超声测距传感器的研究奠定了基础。     

基于机器学习的BiFeO3-PbTiO3-BaTiO3固溶体居里温度预测

钙钛矿(ABO₃)型压电陶瓷的发展已有几十年历史, 现存有大量数据, 从这些数据中寻找出材料结构与性能之间的关系很有意义。本工作收集了BiFeO₃-PbTiO₃-BaTiO₃钙钛矿型压电陶瓷居里温度(T_c)实验数据, 通过机器学习,构建钙钛矿型压电陶瓷T_c的预测模型。热力学角度, T_c与约合质量符合二次多项式关系, 但偏差较大。选择元素信息、物理量、空间群编号等基础描述符, 利用基于压缩感知原理的SISSO(Sure Independence Screening and Sparsifying Operator)方法进行机器学习, 找出了T_c与成分之间的相关性。比较不同描述符在不同维度上的均方根误差RMSE (Root Mean Square Error), 发现描述符越多、越基础, 维数越大、RMSE越小。同时比较相同个数描述符在同一维度下的RMSE, 用约合质量、A位和B位的离子半径比、A位和B位的未填充电子数比和Ba、Pb、Bi的元素含量等六个描述符构建出最优的四维模型, 其RMSE为0.59 ℃, 最大绝对误差(MaxAE)为1.38 ℃, 外部测试的平均相对误差MRE (Mean Relative Error)为1.00%。结果表明,利用SISSO可以进行有限样本钙钛矿型压电陶瓷T_c的机器学习预测。     

BST-BT4/13复合陶瓷介电调谐性能的研究

通过固相反应法制备了高介电相含量和高温度稳定性的介电可调Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-Ba_4Ti_(13)O_(30)(BSTBT_(4/13))复合陶瓷,研究了介电相BT_(4/13)含量和烧结温度对其显微结构、介电性能和调谐性能的影响。结果表明,BT_(4/13)含量的增加有利于BST-BT_(4/13)复合陶瓷烧结性能的提高、介电常数的下降及其温度稳定性的增强,但会降低其调谐率。随着烧结温度的升高BST-BT_(4/13)复合陶瓷的介电常数增大。当BT_(4/13)相的体积分数高达92%时,BSTBT_(4/13)复合陶瓷在20～160℃内具有优异的温度稳定性及其介电常数在20～65℃之间几乎不变,且表现出明显的介电非线性,在10kV/cm的直流偏置场强下调谐率仍可达1%。     

快速热处理对PZT薄膜的微结构及电性能的影响

采用改进的溶胶一凝胶技术,在Ｐｔ／Ｔｉ／ＴｉＯ２／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）基片上制备了太电ＰＺＴ薄膜,用ＸＲＤ和ＡＦＭ技术分析了不同热处理工艺条件下ＰＺＴ薄膜的微观形貌变化及相结构演化,系统测试了ＰＺＴ薄膜的铁电性能。工艺－结构－性能研究结果表明：快速热处理工艺（ＲＴＡ）有利于ＰＺＴ薄膜保持较低的漏电流密度,热处理温度是影响晶粒大小的主要因素,而保温时间则对ＰＺＴ薄膜的致密性、晶粒均匀度和晶界结合     

BF-PT-BZT三元系高温压电陶瓷的介电压电温度稳定性

采用传统固相反应法制备0.54BiFeO₃-0.33PbTiO₃-0.13Ba(Zr_xTi_1-x)O₃(BF-0.33PT-0.13Ba(Zr_xTi_1-x),0.4≤x≤0.8)三元系压电陶瓷,研究了Zr含量(x)对陶瓷的微观结构以及介电、铁电和压电性能的影响。X线衍射(XRD)结果表明,BF-0.33PT-0.13Ba(Zr_xTi_1-x)三元系陶瓷为单一钙钛矿结构,当0.4≤x≤0.7时,陶瓷相结构为三方-四方相共存;当x=0.8时,陶瓷为三方相结构。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,随着Zr含量的增加,陶瓷晶粒尺寸逐渐增加。在25～400℃时,陶瓷的压电常数d₃₃的波动小于±6%。当x=0.7时,BF-0.33PT-0.13Ba(Zr_xTi_1-x)具有最优异的综合性能,其介电常数ε_r、居里温度T     

锆钛酸铅(PZT)薄膜的自发极化与压电响应

用溶胶－凝胶法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）基片上制备了近等原子比的压电ＰＺＴ薄膜,在准同型相界附近的ＰＺＴ薄膜的应变机制是受极化控制的压电效应,内电场导致薄膜的自发极化定向,使薄膜未经极化就具有明显的压电响应。