Nd掺杂对Bi4Ti3O12铁电薄膜的微结构和铁电性能的影响

利用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备了Nd掺杂Bi₄Ti₃O₁₂(Bi_4-xNd_xTi₃O₁₂, x=0.00,0.30,0.45,0.75,0.85,1.00,1.50)铁电薄膜样品.研究了Nd掺杂对Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的微结构和铁电性能的影响.研究结果表明:Nd掺杂未改变Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的基本晶体结构.在掺杂量x<0.45时,Nd³⁺只取代类钙钛矿层中的A位Bi³⁺.当x=0.45时,样品剩余极化强度达最大值,在270kV·cm^-1的电场下为32.7μC·cm^-2.掺杂量进一步增加时,结构无序度开始明显增大,Nd³⁺开始进入(Bi₂O₂)²⁺层,削弱其绝缘层和空间电荷库的作用,导致材料剩余极化逐渐下降.当掺杂量x达到1.50时,掺杂离子最终破坏(Bi₂O₂)²⁺层的结构,材料发生铁电-顺电相变.     

Gd,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷电输运和铁磁特性的影响

采用快速液相烧结法制备BiFeO₃和Bi_0.95Gd_0.05Fe_1-xCo_xO₃ (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)陶瓷样品,研究Gd, Co共掺杂对BiFeO₃微观结构, 介电性能和铁磁性的影响. X射线衍射谱表明:所有样品的主衍射峰与纯相BiFeO₃相符合且 具有良好的晶体结构,随着Co³⁺掺杂量x的增大, Bi_0.95Gd_0.05Fe_1-xCo_xO₃样品的主衍射峰(104)与(110)逐渐相互重叠, 当x大于0.1时, 样品呈现正方晶系结构; J-V特性显示Gd³⁺, Co³⁺共掺杂有效地降低BiFeO₃陶瓷的漏导电流,其降低幅度为1-2个数量级; 当f=10³ Hz时, Bi_0.95Gd_0.05Fe_0.8Co_0.2O₃的介电常数是BiFeO₃的6倍, 而Bi_0.95Gd_0.05Fe_0.95Co_0.05O₃和 Bi_0.95Gd_0.05Fe_0.85Co_0.15O₃样品的介电损耗最小,均为0.01.室温下, Bi_0.95Gd_0.05Fe_1-xCo_xO₃样品磁性与BiFeO₃相比显著增强. 在磁场为30 kOe的作用下,Bi_0.95Gd_0.05Fe_1-xCo_xO₃ (x= 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)的剩余磁化强度M_r分别是BiFeO₃的34, 60, 105, 103, 180倍.样品磁性增强的主要原因是Gd, Co掺杂使BiFeO₃的晶格结构发生变化导致BiFeO₃自身储存的磁性能被释放, Gd³⁺的4f电子与Fe³⁺或Co³⁺的3d电子自旋相互作用及样品中存在局域的 Fe-O-Co磁耦合三者共同作用的结果.     

Mg2+掺杂Zn2SiO4:Mn2+的溶胶-凝胶法合成及真空紫外发光特性研究

采用溶胶-凝胶法（sol-gel method）于不同气氛条件下成功合成了Zn_1.92-xMg_xSiO₄:0.08Mn²⁺（0≤x≤0.12）系列粉末样品.利用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)谱等分析手段对Zn_1.92-xMg_xSiO₄:0.08Mn²⁺系列     

针状纳米MnxNi0.5-xZn0.5Fe2O4的共沉淀法制备及表征

通过在碱液中共沉淀Mn²⁺、Ni²⁺和Fe²⁺后制备了棒状的前躯体,前躯体于不同温度煅烧后制得了Mn_xNi_0:5-xZn_0:5Fe₂O₄棒状体. 利用X射线衍射仪和透射电镜对棒状体的物相、形貌及粒径进行了表征,并利用振动样品磁强计对磁性能进行研究. 结果表明长径比大于15的棒状,随着x值的增加,Mn_xNi_0:5-xZn_0:5Fe₂O₄样品的直径增加,长度下降,长径比变小,当x=0.5时其直径在50 nm左右而长径比减小到7～8. 随着x值的增加,样品的矫顽力先增加后减少,x值达到0.4时样品的矫顽力再次增加,当煅烧温度为600 oC,x=0.5时样品的矫顽力最大为134.3 Oe. 饱和磁化强度随着x值的增加先增加后减少,当煅烧温度为800 oC和x=0.2时达到最大为68.5 Oe.     

Al掺杂的尖晶石型LiMn2O4的结构和电子性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 在广义梯度近似(GGA)和GGA+U方法下对尖晶石型LiMn₂O₄及其Al掺杂 的尖晶石型LiAl_0.125Mn_1.875O₄晶体的结构和电子性质进行了计算. 结果表明: 采用GGA方法得到尖晶石型LiMn₂O₄是立方晶系结构, 其中的Mn离子为+3.5价, 无法解释它的Jahn-Teller 畸变. 给出的LiMn₂O₄能带结构特征也与实验结果不符. 而采用GGA+U方法得到在低温下的LiMn₂O₄和其掺杂 体系LiAl_0.125Mn_1.875O₄的晶体都是正交结构, 与实验一致. 也能明确地确定Mn的两种价态Mn³⁺/Mn⁴⁺的分布并且能够说明Mn³⁺O₆的z方向有明显的Jahn-Teller 畸变, 而Mn⁴⁺O₆则没有畸变. LiMn₂O₄的能带结构与实验比较也能够符合. 采用GGA+U方法对Al掺杂体系的LiAl_0.125Mn_1.875O₄的研究表明, 用Al替换一个Mn不会明显地改变晶体的电子性质, 但可以有效地消除Al³⁺O₆ 八面体的Jahn-Teller畸变, 从而改善正极材料LiMn₂O₄的性能, 这与电化学实验的观察结果相一致.     

Al2O3Hx(x=1—3)分子团簇的结构与光谱研究

用密度泛函理论(DFT)的B3lyp方法在6-311++g(d,p)水平上对Al₂O₃H_x(x=1—3)分子的几何构型, 电子结构, 振动频率等性质进行了系统研究. 并给出了它们可能基态结构的总能量(E_T), 零点能(E_z), 摩尔热容(C_v), 标准熵(S), 原子化能(ΔE_m), 垂直电离能(IP)及垂直电子亲和能(E_A). Al₂O₃H和Al₂O₃H₂分子可能的基态的几何构型都为平面结构. Al₂O₃H₃的两个可能为基态的几何构型都是在立体Al₂O₃(D_3h)的几何结构基础上加三个氢原子构成. 这三个分子的能量最低结构为Al₂O₃H(²A′)C_s, Al₂O₃H₂(¹A′) C_s, Al₂O₃H₃ (²A) C₁.     

Ca3Sc2Si3O12:Ce3+的第一性原理研究

对Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺共掺杂N^3-、Sc³⁺、Mn²⁺、Mg²⁺和Na⁺进行第一性原理计算,研究不同的电荷补偿对发光中心Ce³⁺的影响．首先利用密度泛函理论构建超晶胞模型对Ce³⁺周围的局部结构进行了优化,然后通过CASSCF/CASPT2 RASSI-SO计算得到Ce³⁺的4f→5d跃迁能量．计算数据与实验光谱相吻合．实验光谱中的一个未知峰值理论分析确认是Sc³⁺替代Si⁴⁺导致的．     

钴改性Fe3O4-MnO2催化转化生物质合成气制备液体燃料

本文制备了用于费托合成反应的钴改性Fe₃O₄-MnO₂双功能催化剂,并探究了钴负载量对Fe-Co协同效应的影响以及Fe₁Co_xMn₁催化剂的费托合成反应性能. 实验发现,在Fe₃O₄-Mn催化剂中加入Co可促进铁氧化物的还原、增加反应过程中铁位点的活性. 此外,Co的加入可增强Fe-Co金属间的电子转移,加强两者的协同作用,提高催化性能. Co负载较高的Fe₁Co_xMn₁催化剂可进一步促进加氢反应能力,使产品分布向短链烃方向转移. 在280 ^°C、2.0 MPa和3000 h^-1的最佳工况条件下,Fe₁Co₁Mn₁催化剂的液体燃料收率最高.     

Eu2+,Mn2+在BaZnP2O7中的发光及Eu2+→Mn2+能量传递

采用高温固相法合成了BaZnP₂O₇:Eu²⁺,Mn²⁺荧光粉，并对其发光性质及Eu²⁺对Mn²⁺的能量传递机理进行了研究.Eu²⁺和Mn²⁺在380 nm和670nm的发射峰分别由Eu²⁺的5d—4f跃迁和Mn²⁺的⁴T₁(^{4相似文献}   

Si1-xGex合金半导体中CiCs和CiOi缺陷随Ge含量的变化

采用从头计算(ab initio)的方法对Si和Si_1-xGe_x合金半导体材料中C_iC_s缺陷的性质进行探讨，同时也对比调查了C_iO_i缺陷在Si和Si_1-xGe_x合金中的性质. 在不同Ge含量的Si_1-xGe_{x相似文献}   

多铁材料Bi1-xCaxFeO3的介电、铁磁特性和高温磁相变

采用溶胶凝胶法制备Bi_1-xCa_xFeO₃ (x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)陶瓷样品. X衍射图谱表明所有样品的主衍射峰均与纯相BiFeO₃相符合且具有良好的晶体结构. 随着x的增大, Bi_1-xCa_xFeO₃样品的主衍射峰由双峰(104)与(110) 逐渐重叠为单峰(110), 当x ≥0.15时, 样品呈现正方晶系结构; 扫描电镜形貌分析可知, 晶粒由原来的0.5 μm逐渐增大到2 μm. Bi_1-xCa_xFeO₃样品介电常数和介电损耗随着x 的增加先增大而后减小. 当f=1 kHz, Bi_0.9Ca_0.1FeO₃ 的介电常数达到最大值, 是BiFeO₃的7.5倍, 而Bi_0.8Ca_0.2FeO₃的介电常数达到最小值, 仅仅是BiFeO₃的十分之一. Bi_1-xCa_xFeO₃样品所呈现的介电特性是由偶极子取向极化和空间电荷限制电流两种极化机理共同作用的结果. 随着Ca²⁺ 的引入, BiFeO₃ 样品的铁磁性显著提高. X射线光电子能谱图表明Fe²⁺和Fe³⁺ 共存于Bi_1-xCa_xFeO₃ 样品中, Fe²⁺/Fe³⁺比例随着Ca²⁺ 掺杂量的增加而增大, 证明Ca²⁺掺杂增加了Fe²⁺的含量, 增强BiFeO₃的铁磁特性. 从M-T曲线观察到BiFeO₃样品在878 K附近发生铁磁相变, 示差扫描量热法测试再次证明BiFeO₃ 在878 K发生相变. Ca²⁺掺杂使BiFeO₃样品的T_N略有变化而T_M基本不变, 其主要原因是Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构相对稳定.     

Dy,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷磁特性和磁相变温度Tc的影响

采用快速液相烧结法制备BiFeO₃和Bi_0.95Dy_0.05Fe_1-xCo_xO₃ (x=0, 0.05, 0.1, 0.15)陶瓷样品. 实验结果表明: 所有样品的主衍射峰与纯相BiFeO₃相符合且具有良好的晶体结构, 随着Co³⁺掺杂量的增大, Bi_0.95Dy_0.05Fe_1-xCo_xO₃样品的主 衍射峰由双峰(104)与(110)逐渐重叠为单峰(110), 当掺杂量x>0.05时, 样品呈现正方晶系结构; SEM形貌分析可知: Dy³⁺, Co³⁺共掺杂使BiFeO₃晶粒尺度由原来的3—5 μ减小到约1 μ. 室温下, BiFeO₃样品表现出较弱的铁磁性, 随着Dy³⁺和Co³⁺掺杂, BiFeO₃样品的铁磁性显著提高. 在外加磁场为30 kOe的作用下, Bi_0.95Dy_0.05Fe_1-xCo_xO₃ (x=0.05, 0.1, 0.15)的M_r分别为0.43, 0.489, 0.973 emu/g; M_S分别为0.77, 1.65, 3.08 emu/g. BiFeO₃和Bi_0.95Dy_0.05Fe_1-xCo_xO₃样品磁矩M随着温度T的升高而逐渐减小, Dy掺杂使BiFeO₃样品的T_N由644 K升高到648 K, 而T_C基本没有变化. Dy和Co共掺杂导致BiFeO₃样品磁相变温度T_C由870 K降低到780 K, 其T_C变化主要取决于Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构的相对稳定性. 关键词： 铁磁电材料 磁滞回线 磁相变温度     

深红色Mg_(1+y)Al_(2-x)O_4:xMn~(4+),yMg~(2+)荧光粉的合成与发光性质

采用高温固相法在空气气氛中合成了新型Mg_(1+y)Al_(2-x)O_4:xMn~(4+),yMg~(2+)深红色荧光粉.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪表征荧光粉的晶体结构和形貌,并分析了发光性质,讨论了掺杂不同浓度Mn4+和过量Mg2+对样品发光强度的影响.结果表明,在300 nm波长激发下样品发射652 nm波长的红光,归因于Mn~(4+)的~2Eg—~4A_(2g)跃迁, Mn~(4+)的最佳掺杂浓度为0.14%.采用Blasse公式计算了Mn~(4+)-Mn~(4+)之间能量传递的临界距离,讨论了可能的能量传递过程和引起浓度淬灭的原因,采用Tanabe-Sugano能级图从理论上计算和分析了Mn~(4+)的d~3电子构型的晶体场强度大小.过量Mg~(2+)可以提高荧光粉的发光强度,同时导致了荧光寿命的缩短,荧光衰减曲线呈单指数变化.探讨了过量Mg~(2+)增强发光强度的机理,阐述了深红色荧光粉MgAl_2O_4:Mn~(4+)发光效率提高的原因.     

包钴铁氧体型γ-Fe2O3磁粉穆斯堡尔效应的研究

包钴铁氧体型,γ-Fe₂O₃磁粉(简记为CoFe-γ-Fe₂O₃)是针状γ-Fe₂O₃磁粉与Co⁺⁺和Fe⁺⁺溶液起反应,在每个针状颗粒上包覆了一层钴铁氧体固溶体。经此种方法处理后的γ-Fe₂O₃磁粉的矫顽力及其它磁特性有较大的提高。如矫顽力由原来415Oe增加到715Oe;剩磁和矫顽力随时间及温度变化小等。我们利用穆斯堡尔效应并配合其它研究手段进行了研究,认为:CoFe-γ-Fe₂O₃磁粉矫顽力的提高,主要是由于γ-Fe₂O₃磁粉表面包覆了一层钴铁氧体固溶体,γ-Fe₂O₃与钴铁氧体固溶体之间发生磁耦合作用之故。 关键词：     

Er,Yb：(LaLu)2O3透明陶瓷制备及上转换发光性能

采用柠檬酸燃烧法制备Er,Yb：（LaLu）₂O₃陶瓷粉体,用X射线衍射对其进行了物相鉴定,研究表明1 000℃时已经得到纯相的（LaLu）₂O₃。采用冷等静压-真空烧结法制备了Er,Yb：（LaLu）₂O₃和Er：（LaLu）₂O₃陶瓷,对陶瓷的结构和光谱性能进行了详细的研究,研究发现掺杂5% Yb³⁺和10% La³⁺样品的上转换发光强度与未掺Yb³⁺、La³⁺样品相比明显增大,根据上转换光谱显示较强发射峰位于564 nm和661 nm处,对应Er³⁺的⁴S_3/2（²H_11/2）→⁴I_15/2能级跃迁和⁴F_9/2→⁴I_15/2能级跃迁,并讨论了Er³⁺-Yb³⁺的能量传递过程及其上转换发光机制。     

CaCu3Ti4O12 陶瓷松弛损耗机理研究

CaCu₃Ti₄O₁₂介电损耗较大且损耗机理尚不明确, 因此限制了其应用.本文采用固相法和共沉淀法合成CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷, 利用宽带介电温谱研究在交流小信号作用下, 双Schottky势垒耗尽层边缘深陷阱的电子松弛过程、 载流子松弛过程以及CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷的介电损耗性能. 研究发现, 在低频下以跳跃电导和直流电导的响应为主, 而高频下主要为深陷阱能级的松弛过程所致, 特别是活化能为0.12 eV的深陷阱浓度, 这是决定CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷高频区介电损耗的重要因素.降低直流电导, 有利于降低低频区介电损耗; 而高频区介电损耗的降低, 需要降低深陷阱浓度或增大晶粒尺寸. 共沉淀法制备的CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷, 有效降低直流电导及控制深陷阱浓度, 介电损耗降低明显. 关键词： 3Ti₄O₁₂陶瓷')" href="#">CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷 介电损耗 松弛过程 Schottky势垒     

R型铁氧体BaFe4-xTi2+xO11的化学组态以及磁性行为的研究

本文通过传统的固相反应法制备了R型六角铁氧体BaFe_4-xTi_2+xO₁₁ (x= 0, 0.25, 0.5, 0.75, 1), 并且对它的原子价态以及磁性行为进行了研究. X 射线光电子能谱(XPS)结果显示了随着掺杂含量的增加, 体系中Fe³⁺离子逐渐减少而Fe²⁺离子逐渐增加. 由于具有非对称结构的阻挫晶格中存在各种关联作用的竞争, 使得BaFe_4-xTi_2+xO₁₁体系表现出了复杂的磁有序行为, 在T₁～250 K和T₂～83 K两处存在磁转变. 对这一系列掺杂样品, 在相变温度T₁之上表现顺磁行为, 而在相变温度T₂前后的磁化强度都表现出低场下随磁场的增加快速增加, 高场下则线性变化且在5×10⁴ Oe时还未达到饱和的行为, 表明这一系列掺杂样品是典型的倾斜反铁磁态(canted antiferromagnetic) 或者亚铁磁态.     

Ca~(2+)掺杂对SmFeO_3的介电、铁磁特性及磁相变温度的影响

采用固相反应法制备Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0,0.1,0.2,0.3)样品,研究Ca~(2+)掺杂对SmFeO_3介电性能、铁磁性及磁相变温度的影响.X射线衍射图谱分析表明:所有样品的主衍射峰与SmFe03相符合且具有良好的晶体结构.随着x的增加,SmFeO_3样品的晶粒尺寸由原来的0.5μm逐渐增大到2μm.当f=1 kHz时,Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0.1,0.2,0.3)样品的ε_r分别是SmFe03的5倍、3倍和2.6倍,而tgσ增大一个数量级.在3T磁场作用下,SmFe03样品的M-H呈线性,随着x的增加,M-H逐渐趋向饱和,Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0.1,0.2,0.3)样品的M_r分别是SmFeO_3的20倍、31倍和68倍.X射线光电子能谱分析表明:Fe~(2+)和Fe3+共存于Sm_(1-x)Ca_xFeO_3样品中,Fe~(2+)/Fe~(3+)比例随着x的增加而增大,证明Ca~(2+)掺杂增加了Fe~(2+)的含量,形成Fe~(2+)—O~(2-)—Fe~(3+)超交换作用,增强SmFe03的铁磁特性.测量了Sm_(1-x)Ca_xFeO_3样品在外加磁场为1000 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)的M-T变化关系,观测到其自旋重组温度(T_(SR))和尼尔温度(T_N)分别为438 K和687 K,发现SmFe03样品的T_(SR)和T_N均随着x的增加向低温方向移动,当x=0.3时,自旋重组现象消失.这主要是SmFeO_3样品磁结构的稳定性和Fe~(3+)—O~(2-)—Fe~(3+)及Sm~(3+)—O~(2-)—Fe~(3+)超交换三者共同作用的结果.     

Ce3+和Mn2+掺杂的Ba9(Y2-xScx)(SiO4)6光谱特性和温度特性研究

采用高温固相法制备了Ba₉(Y_2-xSc_x)(SiO₄)₆:Ce³⁺,Mn²⁺(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)样品。在该体系中,当Sc³⁺含量从x=0逐渐增加至x=2时,Ce³⁺的蓝光发射强度提高了1.7倍;同时,Mn²⁺的红光发射强度提高了1.9倍,显示了优良的红光特性。样品的发射光谱和漫反射光谱表明,Ce³⁺、Mn²⁺发射强度的增加与Ce³⁺吸收能力和Ce³⁺向Mn²⁺能量传递的提升有直接关系。研究了样品Ba₉Sc₂(SiO₄)₆:Ce³⁺,Mn²⁺的热稳定性。随着温度的升高,Mn²⁺的红光发射呈现先升后降的态势。当温度从室温升至488 K时,Mn²⁺发射强度仅下降至室温时的84%,表现出优良的热稳定性。高亮的红光发射和优良的热稳定性表明该荧光材料可为紫外基白光LED提供良好的红色光源。     

近紫外光激发黄色荧光粉Ba3Y4O9：Dy3+的制备及发光特性

通过高温固相法合成了一系列Ba₃Y_4-xO₉：xDy³⁺荧光粉材料。利用X射线粉末衍射、荧光光谱和荧光寿命对样品进行了表征。实验表明,样品的激发光谱由一系列线状峰组成,峰值分别位于328,355,368,386,427,456,471 nm。在355 nm激发下,荧光粉在490 nm（⁴F_9/2→⁶H_15/2）和580 nm（⁴F_9/2→⁶H_13/2）处有很强的发射,发射光谱的色坐标位于黄光区域。研究了不同Dy³⁺掺杂浓度对样品发光性质的影响,发现样品的发光随着Dy³⁺浓度的增大而增强,但光谱形状基本保持不变,表明Dy³⁺占据了基质中低对称性的Y³⁺格位。当Dy³⁺摩尔分数x=0.08时出现发光强度猝灭现象,浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。样品的发光寿命随着Dy³⁺浓度的增大逐渐减小,进一步证明了Dy³⁺离子之间存在着能量传递现象。Ba₃Y₄O₉：Dy³⁺荧光粉的发光位于黄光区域,有较好的热稳定性,是潜在的白光LED用荧光粉材料。