冲击加载下PZT-95/5陶瓷铁电－反铁电相变实验研究

 用石英计测量了PZT-95/5陶瓷在冲击波作用下发生铁电－反铁电一级相变时产生的双波结构，相变起始压力约为0.5 GPa。对不同状态下的PZT-95/5陶瓷材料进行了扫描电镜电畴分析，结果表明，在该压力区域陶瓷发生了铁电－反铁电相变。     

(Pb0.97La0.02)(Zr0.65Sn0.35-xTi x)O3反铁电陶瓷的热膨胀性质

在-100—200℃温度范围内，测量了(Pb_0.97La_0.02)(Zr_{0.65< /sub>Sn0.35-xTix)O3(PZST，0.1≤x≤0.14)反铁电陶 瓷的热膨胀性质.实验结果表明，组分在0.1 ≤x≤0.12的试样室温下为反铁电(AFEt)四方相，热膨胀系数(α)在低温段发生 “弯曲” ，而变温x射线衍射谱(XRD)显示材料保持四方相结构；当Ti含量在0.125≤x≤0.14时，室温 下是铁电三方相(FER)，温度升高时FER→AFEt相变体 积收缩，AFEt→立方顺电(PE c)相变体积增大；变温XRD谱证明了材料相结构随温度的转变过程.用多元复杂 化合物存在 纳米线度组分非均匀的观点解释了热膨胀性质随Ti含量演化的物理机理，并得到了该系统的 温度-Ti(x)含量相图. 关键词： 热膨胀性质 铁电/反铁电相界 反铁电陶瓷 PZST}     

Si掺杂HfO_2薄膜的铁电和反铁电性质

通过改变Si掺杂量制备出了具有显著铁电和反铁电特征的HfO2纳米薄膜,对其电滞回线、电容-电压和漏电流-电压特性以及物相温度稳定性进行了对比研究.反铁电薄膜的介电系数大于铁电薄膜,在电场加载和减载过程中发生的可逆反铁电-铁电相变导致了双电滞回线的出现,在室温至185℃的测试温度范围内未出现反铁电→顺电相变.在电流-电压特性测量时观察到的负微分电阻效应归因于极化弛豫等慢响应机理的贡献.     

负脉冲激励下PLZST电子发射特征及发射机理研究

采用固态烧结工艺制备了位于反铁电/铁电相界附近的掺镧锆锡钛酸铅（PLZST）反铁电陶瓷样品.采用该样品作为阴极材料,研究了其在负脉冲激励电场下的电子发射行为.负脉冲激励下,0.5 mm厚PLZST反铁电陶瓷圆片发射阈值电压为500 V;当激励电压为500 V,抽取电压为3.5 kV时,得到690 A发射电流.结果表明,PLZST反铁电陶瓷发射阈值电压低,发射电流大,即使激励电场低于陶瓷的正向开关电场,仍能得到强发射电流.最后,讨论了PLZST反铁电陶瓷在负脉冲激励下电子发射内在机制. 关键词： 反铁电材料 铁电阴极 电子发射     

核壳结构对弛豫铁电体介电行为的影响

介电弥散和介电隔离率的温度非线性关系是弛豫铁电体的主要特征. 通过对掺杂成分以线性梯度递减的核壳结构进行热力学函数分析, 认为核壳结构能够在低温区保持较高的介电常数, 但不能导致介电隔离率与温度的非线性关系. 通过对不同浓度掺杂的铁电体扩散相变的比较, 认为掺杂浓度会影响晶粒掺杂成分的不均匀性, 在较宽的分布条件下会导致介电隔离率与温度的非线性关系. 因而在介电常数的峰值温度区域, 顺电相与铁电相的晶粒共存. 温度变化会影响两相比例及铁电畴的变化, 从而导致弛豫铁电体的介电弥散性. 核壳结构会增大介电弥散性. 铁电陶瓷的掺杂物种类、掺杂物浓度和烧结温度均会影响核壳结构的成分不均匀性和介电弥散性.     

掺镧锆锡钛酸铅陶瓷极化强度变化量对电子发射电流强度的影响

铁电阴极因其优异的电子发射性能在高功率微波管的电子束源、平板显示技术以及宇航推进器等领域 有着广阔应用前景而日益受到人们的重视.大量研究表明,铁电阴极电子发射性能受阴极材料性能的影响. 在激励电场作用下,铁电阴极材料会产生表面非屏蔽电荷而引起极化强度的变化, 这表明铁电阴极电子发射性能可能与阴极材料的极化强度变化量存在着某种关系. 为研究阴极材料极化强度变化量对铁电阴极电子发射性能的影响,以掺镧锆锡钛酸铅铁电和反铁电陶瓷样品 作为阴极材料,通过正半周电滞回线测试得到阴极材料在不同电场强度下的极化强度变化量, 测量得到电子发射电流强度随激励电场的变化曲线,并分析了电子发射电流强度与极化强度变化量的关系. 结果表明,两种样品电子发射电流强度与极化强度变化量正相关.     

P(VDF-TrFE)铁电聚合物薄膜不对称铁电开关现象

报道了铁电聚合物薄膜中观测到的不对称铁电开关双峰现象．当薄膜被略低于其矫顽场的电场极化时可观测到铁电开关双峰,当进一步连续施加超过矫顽场的电场后这一开关双峰现象消失．用空间电荷的注入和再分布模型对这一不对称现象进行了探讨．     

择优取向MgO缓冲层上制备的硅基Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的结构和性能研究

分别采用sol-gel法和磁控溅射法在Si(001)单晶衬底上制备出(111)和(001)取向的MgO缓冲层薄膜,随后在其上生长Ba0.7Sr0.3TiO3(BST30)铁电薄膜.通过X射线衍射,扫描电子显微镜,原子力显微镜等方法研究了薄膜的微结构.实验结果发现,在较厚的MgO(001)缓冲层上可长出(101)取向的BST30薄膜,而在较薄的MgO(111) 缓冲层上则表现出(101)和(111)取向相互竞争的现象,随着MgO(111)缓冲层厚度的增加,BST30薄膜的(101)取向被抑制,而(001)取向逐渐增强.利用反射率测定仪、阻抗分析仪研究了BST30薄膜的光学和电学性能. 通过改进的单纯形法拟合反射率曲线,得到了BST30及其MgO缓冲层薄膜的光学常数, 由BST30薄膜的电压-电流特性(I-V曲线),发现MgO缓冲层对BST30薄膜的漏电流有明显的阻隔作用,可以有效消除BST30膜层的p-n结效应.     

聚合温度及铁电液晶有序度对单体转化率的影响

采用琉醇和丙烯酸的混合物作为反应单体,利用红外光谱仪检测反应前后单体的C=C双键吸收峰的变化,研究了温度对单体转化率的影响。制备了单体含量为10%的聚合物稳定铁电液晶器件,研究了铁电液晶有序度对单体的影响。实验表明:随着温度的增加单体的转化率增加,随着铁电液晶有序度的增加单体的转化率增加;在铁电液晶中单体的转化率主要受有序度的影响;制备聚合物稳定铁电液晶器件最佳的聚合条件为近晶A相(SmA)下聚合。     

PTZ-95/5铁电陶瓷在高压下的压缩率与相变

 采用我们建立的实验方法研究了PZT-95/5铁电陶瓷在4.5 GPa内，第一、二、三次压缩时p-V关系与不可逆相变。     

强电流铁电阴极电性能参数与发射结果的关系研究

 在实验结果的基础上,从理论上阐述了材料的电滞回线、介电常数、压电常数等性能对电流发射性能的明显影响,并通过材料的掺杂改性提高材料的性能参数,从而达到了提高发射电流密度的目的。     

EFFECTS OF LONG-RANGE INTERACTIONS ON THE FERROELECTRIC FILM

The effect of long-range interactions on the spontaneous polarization and the Curie temperature of the ferroelectric film is investigated by use of the Landau theory. On the assumption that the nearest-neighbour interaction remains constant, we find that the spontaneous polarization and the phase transition temperature increase with the enhancement of the long-range interactions. In the case of positive extrapolation length, the critical thickness of the ferroelectric film, in which a size-driven phase transition occurs, decreases with the enhancement of the long-range interactions.     

Au/PZT/BIT/p-Si异质结的制备与性能研究

采用脉冲激光沉积(PLD)工艺,制备了以Bi₄Ti₃O₁₂(BIT)为过渡阻挡层的Au/PZT/BIT/p-Si异质结.研究了BIT铁电层对Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃(PZT)薄膜晶相结构、铁电及介电性能的影响,对Au/PZT/BIT/p-Si异质结的导电机制进行了讨论.氧气氛530℃淀积的PZT为多晶铁电薄膜,与直接淀积在Si基片上相比,加入BIT铁电层后PZT铁 关键词： 铁电薄膜 异质结构 脉冲激光沉积(PLD)     

用超声方法研究PSZT铁电陶瓷在高压下的相变

 用超声脉冲回波重合方法研究了具有垂直铁电（F），反铁电（AF）相界的PSZT三元系材料在高压下的相变。发现此种材料在较低压力下都有一级相变发生，并且是可逆相变。伴随着相变的发生，声速和声衰减都有较大的变化。本文对实验结果进行了初步的讨论。     

冲击波加载下PZT95/5铁电陶瓷电响应的数值模拟

 在爆炸冲击波垂直加载下,考虑了介质的松弛现象及其有限电导率,建立了PZT95/5铁电陶瓷电响应的数学模型。利用这一模型,分析了PZT95/5在短路、电阻、电容和电感等各种负载下的电响应。理论模型与实验结果较好地符合。     

应力对铋系铁电薄膜性能影响的研究进展

应力普遍存在于铁电薄膜中，是影响薄膜性能和薄膜电子器件可靠性的一个重要参数。本文系统介绍了本小组近年来所进行的应力对铋系铁电薄膜（Bi3.25La0.75Ti3O12，Bi3.15Nd0.85Ti3O12和SrBi2Ta2O9）的铁电性能及与铁电存储有关的开关、疲劳性能等影响的研究。结果表明：张应力有利于增大薄膜的剩余极化和开关电荷量，而压应力却使得两者都降低。还发现：应力对薄膜的开关时间、矫顽场、疲劳性能等都有影响。其结果都与“应力作用下薄膜内铁电畴的重新取向”有关。     

铁电体爆电换能器的匹配研究

 本文根据冲击加载PZT铁电陶瓷材料的电响应理论，讨论了垂直模式的矩形和柱形铁电陶瓷样品含电感负载时的最佳匹配关系、最佳状态的某些特性及最佳装置的设计方法。计算举例表明，理论同已做过的矩形爆电换能实验符合很好。     

BiFeO3中各离子在铁电相变中作用本质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法和赝势平面波法,对多铁材料BiFeO₃的铁电反铁磁相和可能的高温顺电相的电子结构进行了第一性原理研究.计算验证了BiFeO₃基态为G型反铁磁有序,Fe离子的理论磁矩与实验值相符.铁电相变发生后,Bi-6s态和6p态发生了电荷转移,Bi-6s电子的作用更加明显.Born有效电荷的研究表明铁电畸变主要表现为Bi原子的位移,并且电极化强度计算值很好地符合薄膜实验结果.部分态密度的计算表明Bi-6p态的成键轨道与反键轨道间的能量劈裂 关键词： 第一性原理 铁电性 铁电畸变 反铁磁性     

多铁材料BaCoF$lt;sub$gt;4$lt;/sub$gt;电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法和赝势平面波法,对多铁材料BaCoF₄的铁电反铁磁相和可能的顺电相的电子结构进行了第一性原理研究.研究表明,反铁磁态很可能有利于低温下的铁电稳定性,F的强负电性使得体系内原子间主要是离子键相互作用.Co离子与在bc面上的F（2）,F（3）离子间完全是离子键作用,而与F（4）间有较弱的共价作用,与F（1）间作用介于两者之间.铁电畸变主要来源于Ba离子与F（1）, F（2）, F（3）离子沿着c轴方向的相对位移,F（4）对铁电性的贡献最少.铁电相中F（2）, F（3）离子的能量低于中心对称相,最大位移贡献者F（1）的化学键性由弱共价作用到离子键的变化也是最大的,这均有利于体系的稳定. 关键词： 第一性原理 铁电性 铁电畸变 反铁磁性     

Impact of AlxGa1-xN barrier thickness and Al composition on electrical properties of ferroelectric HfZrO/Al2O3/AlGaN/GaN MFSHEMTs

Ferroelectric (FE) HfZrO/Al$_{2}$O$_{3}$ gate stack AlGaN/GaN metal-FE-semiconductor heterostructure high-electron mobility transistors (MFSHEMTs) with varying Al$_{x}$Ga$_{1-x}$N barrier thickness and Al composition are investigated and compared by TCAD simulation with non-FE HfO$_{2}$/Al$_{2}$O$_{3}$ gate stack metal-insulator-semiconductor heterostructure high-electron mobility transistors (MISHEMTs). Results show that the decrease of the two-dimensional electron gas (2DEG) density with decreasing AlGaN barrier thickness is more effectively suppressed in MFSHEMTs than that in MISHEMTs due to the enhanced FE polarization switching efficiency. The electrical characteristics of MFSHEMTs, including transconductance, subthreshold swing, and on-state current, effectively improve with decreasing AlGaN thickness in MFSHEMTs. High Al composition in AlGaN barrier layers that are under 3-nm thickness plays a great role in enhancing the 2DEG density and FE polarization in MFSHEMTs, improving the transconductance and the on-state current. The subthreshold swing and threshold voltage can be reduced by decreasing the AlGaN thickness and Al composition in MFSHEMTs, affording favorable conditions for further enhancing the device.