高压对C掺杂碱土金属硫化物磁性的影响

采用第一性原理的平面波赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),分别计算了在常压和高压下,C掺杂碱土金属硫化物X4CS3(X =Ca,Sr和Ba)的磁矩,体积和总能量随压强的变化情况以及Ca4CS3的能带结构和电子态密度.结果表明,随着压强的增大X4CS3的铁磁性减弱最终发生磁相变由铁磁态(FM)转变为非铁磁态(NM).磁性相变主要原因是由于阴离子p态能带的增宽所导致的磁性坍缩.     

MMoO4∶Pr3+(M=Sr,Ba,Ca)红色荧光粉的合成及其发光性能研究

采用水热法制备了Pr3+激活的MMoO4∶Pr3+(M=Sr,Ba,Ca)系列荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及荧光光谱(PL)对该系列荧光粉的物相、形貌及发光性能进行了表征.结果表明:Pr3+的掺入没有改变荧光粉的主晶相,在450nm蓝光激发下,样品产生了红光发射,其中对应于Pr3+的特征跃迁3P0→3 F2位于647 nm的Ba9.98Pr0.02MoO4发射峰最强.MMoO4∶Pr3+ (M =Sr,Ba,Ca)红色荧光粉可以被蓝光LED有效激发产生红光,是一种优异的YAG∶ Ce3+黄色荧光粉的红光补偿粉.     

超声喷雾热解法制备稀磁掺杂ZnO薄膜的研究

近年来,基于ZnO稀磁半导体在自旋电子器件方面的潜在应用价值,过渡金属掺杂的ZnO材料被广泛研究.但由于p型ZnO材料的制备非常困难,获得具有室温以上居里温度的Mn掺杂p型ZnO基稀磁半导体仍然是个难题.在N-In共掺杂成功实现ZnO薄膜p型掺杂的前期研究基础上,本研究采用超声喷雾热解(USP)法在Si基底上制备了Zn1-x,MnxO系列薄膜样品.X射线衍射表明所有ZnO薄膜样品都具有纤锌矿结构,没有发现其他物相的衍射峰存在.薄膜形貌研究发现,样品中的颗粒分布均匀.磁性测量表明N-Mn-In掺杂的样品显示出室温铁磁性.对N-Mn共掺杂和N-Mn-In掺杂的样品进行热处理后,发现薄膜的铁磁性能与薄膜中的空穴载流子具有直接的关联,这一现象与Mn掺杂的p型ZnO会显示室温铁磁性的理论预测是一致的,并用束缚磁性极化子模型解释了ZnO薄膜的铁磁性来源.     

烧结温度对(Ba0.85 Ca0.15)(Ti0.9 Hf0.1)O3陶瓷压电性能的影响

采用传统固相反应法在系列烧结温度下制备了(Ba0.85 Ca0.15)(Ti0.9 Hf0.1)O3无铅压电陶瓷,并对陶瓷样品的晶格结构、表面形貌、铁电性能、压电性能和常温介电性能进行了测试与分析.结果表明:样品均具有纯的钙钛矿结构,随着烧结温度的升高,样品的晶体结构由立方相转变为四方相;压电系数和机电耦合系数随之增大,当烧结温度为1340℃时,样品的晶粒尺寸较为均匀,约为2～7μm,并且样品压电系数最大为250 pC·N-1,此时,2Pr=13.33μC·cm-2,2Ec=5.91 kV·cm-1,i=0.05 mA,ε=1803,tanδ≈0.017,Kp=0.32,Qm=116.     

Mn含量对Ba(Ti0.7-xMnxFe0.3)O3陶瓷的磁性能及交换机制的影响

通过固相反应法制备Ba(Ti0.7-xMnxFe0.3)O3(0.05≤ x≤0.2)陶瓷,并利用X射线衍射、穆斯堡尔谱和振动样品磁强计研究其微结构、磁性能及交换机制随Mn含量的变化规律.结果表明:所有样品都具有6H-BaTiO3型六方钙钛矿单相结构.在Mn含量较低时,分布在四面体Ti位和八面体Ti位上的Fe3+间的超交换相互作用使样品表现出顺磁性;随着Mn含量的增加,除了Mn7+外还出现了Mn4+,Mn4+-O2--Fe3+ 铁磁超交换机制使样品逐渐转变为室温铁磁性.与相同Fe含量及制备条件下的Ba(Ti0.7Fe0.3)O3相比,Mn的共掺杂可使饱和磁化强度提高近19倍.     

狄拉克材料BaMnBi2的单晶制备和物理性质研究

在本工作中,我们成功制备了层状过渡金属磷族化合物BaMnBi2单晶样品,并研究了该化合物的磁学性质和电学输运性质.准二维化合物BaMnBi2具有四方晶体结构,主要包含有两个Bi四方格子层和一个共边的MnBi4四面体层.磁化率显示BaMnBi2在TN ＝288 K以下发生反铁磁相变,并表现出很强的磁各向异性.在反铁磁相变温度TN 以上,磁化率随温度呈线性关系,暗示体系在顺磁态具有很强的反铁磁关联.电阻率随温度变化曲线和在磁场下电阻率随角度的变化曲线都表明BaMnBi2具有准二维的电子结构.磁场导致的金属-绝缘体转变和低温下大的非饱和线性磁阻,与Bi四方格子层存在狄拉克费米子是一致的.     

烧结温度对(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3无铅压电陶瓷结构和电学性能的影响研究

采用固相反应法成功制备出具有ABO3型钙钛矿结构的锆钛钡钙(Ba0.85Ca0.15) (Zr0.1Ti0.9) O3无铅压电陶瓷,研究了粉体预烧温度和陶瓷片烧结温度对(Ba0.85Ca0.15) (Zr0.1Ti0.9) O3陶瓷结构和电学性能的影响.结果表明:当预烧温度为1200oC、烧结温度为1400oC可获得具有优异电学性能的(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3无铅压电陶瓷,其电学性能分别为居里温度Tc＝97 ℃,最大介电常数εmax＝14920,剩余极化强度为Pr＝9.96 μC/cm2,矫顽场Ec＝7.20 kV/cm,压电常数d33＝543 pC/N,机电耦合系数kp＝52;,其高的电学性能可以和铅基压电材料相媲美,表明(Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3陶瓷有望实现压电陶瓷的无铅化应用.     

Mn掺杂对YBiCaZrVIG铁氧体微结构及性能的影响

用固相反应法在空气气氛中制备了Y2.1 Bi0.2Ca0.7 Zr0.3 V0.2Mnx Fe4.42-xO12(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)铁氧体,研究了Mn掺量和烧结温度对YBiCaZrVMnIG铁氧体烧结性能、微观结构和电磁性能的影响.研究发现,所有样品均形成单一的石榴石相.Mn的掺入使晶胞参数增加,并促进了YBiCaZrVIG铁氧体的致密化.Fe离子的数量、微观结构的变化以及晶格中离子空位的增多造成了介电损耗先显著降低后略有增加趋势.而介电损耗随着烧结温度的升高和材料的致密化先急剧下降,后由于烧结温度过高使部分Fe3+还原成Fe2+而略有增加.Mn掺量对YBiCaZrVMnIG铁氧体介电常数影响不大,但是随着烧结温度和样品致密度的提高,介电常数呈增大趋势.而饱和磁化强度4πMs随着Mn掺量的增加先呈缓慢降低趋势,后又逐渐增加,但随烧结温度的升高呈相反的变化趋势.因此,在YBiCaZrVIG铁氧体中掺杂适量的Mn 能够促进烧结,提高材料的电磁性能.综上,Mn掺量为x=0.04(Y2.1Bi0.2Ca0.7Zr0.3V0.2Mn0.04Fe4.38O12)、烧结温度为1260℃的铁氧体综合性能最佳:RD＞ 98;,εr=15.7,tanδe =2.1×10-4,4πMs=1629 Gs.     

LaCo取代M型钡铁氧体致密化及磁性能研究

用固相法制备M型钡铁氧体Ba1-xLaxFe12-x Cox O19(x=0～0.45),研究了取代量和烧结温度对材料致密化及磁性能的影响.结果表明,烧结样品的密度随烧结温度的升高而逐渐增大,并趋于稳定;在相同的烧结温度下,烧结样品的密度随取代量的增加而减小.在1050℃烧结时,饱和磁化强度Ms随取代量的增加而减小,磁晶各向异性场Ha随取代量的增加先增加后减小,Ha在取代量x=0.3时取得极大值630 kA/m.     

SnO2掺杂对(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1-xSnx)O3无铅压电陶瓷介电弛豫与电性能的影响

采用固相烧结法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti09Zr0.1-xSnx) O3(BCZTS)无铅压电陶瓷.研究了不同含量SnO2(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)对BCZT无铅压电陶瓷相结构、压电性能、介电性能和铁电性能的影响,并利用XRD、SEM、准静态d33测试仪等表征样品.结果表明,所有样品均为单一钙钛矿结构.当掺杂x=0.02时,(Ba0.ss Ca0.1s)(Ti0.9 Zr0.1-xSnx) O3无铅压电陶瓷材料的综合性能优异:d33 =553 pC/N,kp=49;,εr～ 7474(l kHz),tanδ～1.5; (lkHz),Pr=6.06 μC/cm2,Ec=2 kV/cm,利用Curie-Weiss定律对该实验结果进行拟合,发现x=0.02的样品的介电弛豫特征更为明显.     

烧结升温速率对钛酸钡陶瓷压电性能的影响

采用固相反应方法在不同烧结升温速率下制备了BaTiO3陶瓷,并对陶瓷样品的晶体结构、表面形貌、介电、压电和铁电性能进行了测试和分析.结果表明:当烧结升温速率为3 ℃/min和5 ℃/min时陶瓷均为四方钙钛矿晶格结构,随升温速率的增大,四方相程度增强,材料平均晶粒尺寸减小,压电系数和铁电性能随之降低,但介电常数随之增大,当烧结升温速率为5 ℃/min介电常数最大,其值为3144.当烧结升温速率为1 ℃/min时陶瓷为正交钙钛矿晶格结构d33和Pr最大,其值为Pr=10 μC/cm2和d33=193 pC/N.     

Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BCZT)无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM、阻抗分析仪等对该陶瓷的相组成、显微结构以及压电和介电性能进行了研究。结果表明,Fe2O3掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度Tc从85℃提高到95℃;当Fe2O3掺杂为0.02wt%～0.1wt%时,陶瓷样品均为ABO3型钙钛矿结构;少量Fe2O3掺杂促进了陶瓷晶粒的生长,但随着Fe2O3掺杂量进一步增加,陶瓷晶粒随之细化;当Fe2O3掺杂量为0.04wt%时,陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为400 pC/N,0.40,51,0.023和3482。     

预烧温度对(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Hf0.1)O3压电陶瓷电性能的影响

采用固相法分别在1100~1250 ℃的预烧温度下制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Hf0.1)O3(BCHT)无铅压电陶瓷,通过对所制备陶微观结构和电性能的测试,发现:所有样品均具有纯的钙钛矿结构;随预烧温度的增加,室温下样品逐渐由四方相向三方相转变,预烧温度在1150~1250 ℃时两相共存;样品的压电常数d33、剩余极化强度Pr均随预烧温度的升高呈现先减小后增加的趋势,相对介电常数εr、弥散系数γ呈现先增加后减小的趋势,而矫顽场Ec则逐渐降低.样品的综合性能在预烧温度1250 ℃处达到最佳值: d33=525 pC/N,Pr=10.2 μC/cm2,Ec=1.30 kV/cm,εr=17699,γ=1.65,表明该材料具有良好的应用前景.     

CeO2对CaTiO3陶瓷烧结性能以及微观结构的影响

以CaO和TiO2为原料,采用固相反应烧结法合成钛酸钙陶瓷.以CeO2为添加剂,重点研究CeO2掺杂对合成钛酸钙陶瓷烧结性能及微观结构的影响.利用XRD、SEM、EDS等手段对试样的物相组成、显微形貌以及元素分布进行表征.通过X'pert High score Plus软件研究CeO2添加量和煅烧温度对合成钛酸钙的相组成、晶胞参数、缺陷反应的影响.结果表明:随着CeO2加入量的增大,Ce4+与Ti4+及Ce3+与Ca2+之间发生取代,致使钛酸钙的晶体结构发生畸变,晶格常数以及晶胞体积出现了先增大后减小的趋势.CaTiO3结构中取代位置的改变,是造成晶胞体积呈非线性变化趋势的原因.形成的结构缺陷加速了固相烧结反应,钛酸钙晶粒由发育不完全的台阶状转变为规则的多边形.过量的CeO2会抑制晶粒的生长,减小晶粒尺寸.随着煅烧温度的升高,结构中热缺陷浓度增大,促进了钛酸钙的烧结.     

室温铁磁性Sr3YCo4O10.5+δ多晶有序化的烧结工艺及电磁性能

采用固相反应法制备了不同烧结温度(950~1 180 ℃)、烧结时间、烧结次数共7种工艺的Sr₃YCo₄O_10.5+δ多晶块材,通过热分析、XRD、SEM确定了有序化相变和最佳烧结工艺(1 180 ℃/24 h+1 180 ℃/24 h),并研究了多晶的电磁性能。结果表明,964 ℃完全晶化的四方相Sr₃YCo₄O_10.5在1 042 ℃吸氧(δ)完成有序化,生成Sr₃YCo₄O_10.5+δ,而1 100 ℃和1 180 ℃烧结的样品均出现(103)、(215)超结构峰,验证了其结构的有序性。块材均呈半导体电输运行为,二次烧结晶格完整性提高,晶粒长大,300 K时电阻率仅为0.06 Ω·cm,居里温度(T_c)~335 K,零场冷曲线(ZFC)上的Hopkinson峰源于低温时被冻结的磁矩随温度升高转向磁场方向,磁化强度在298 K达到最大,随后受热扰动的影响减小。室温铁磁性源于有序结构导致的中自旋或高自旋态Co³⁺的e_g轨道有序。     

Effects of sintering temperature on microstructure and property evolution of Fe81Cu2Nb3Si14 soft magnetic materials fabricated from amorphous melt-spun ribbons by spark plasma sintering technique

Bulk Fe₈₁Cu₂Nb₃Si₁₄ soft magnetic materials were fabricated by spark plasma sintering (SPS) of amorphous powder, which was prepared by ball milling of melt-spun ribbons. Effects of sintering temperature on the evolution of microstructure and related properties were systematically investigated. Results show that the as-milled powders exhibit similar microstructure and thermal property in comparison with the original melt-spun ribbons. With an increase in the sintering temperature, the relative density, microhardness and saturation magnetization of the sintered samples improved obviously, but the coercive force decreased at the beginning and then increased with the increase of sintering temperature. The sintered samples exhibit typical soft magnetic characteristic. The desirable soft magnetic property of the sintered samples was achieved by SPS at 630 °C. Meanwhile, microstructure and densification behaviors of the sintered samples were also investigated.     

烧结对低功耗掺杂MnZn铁氧体性能的影响

烧结是功率铁氧体研制过程中极为重要的一个环节.文中详细分析了不同烧结温度对样品微结构的影响,以及烧结温度对不同掺杂的低功耗MnZn铁氧体材料磁性能以及功耗的影响.结果表明,样品烧结温度过低,样品中晶粒大小悬殊,气孔分散于晶粒和晶界内部,导致其磁导率降低,矫顽力增大,功耗上升;同时,过高的温度将使晶粒异常长大,导致某些杂质局部熔融而使晶界变形,从而降低了铁氧体的性能.     

Pr和Nb共掺杂Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷材料电行为特性研究

采用高温固相法制备了Pr和Nb共掺杂Bi_4Ti_3O_(12)铁电陶瓷.利用XRD分析表征了样品物相结构,利用阻抗分析仪和铁电性能测量仪测试了样品的电性能,并通过对样品电导率与温度的关系进行Arrhenius拟合分析了材料的导电机理.结果表明:Pr和Nb已经完全固溶进入Bi_4Ti_3O_(12)晶格中,制备的样品均为单一的层状钙钛矿结构.Nb的引入使样品的介电常数变大,介电损耗明显降低,但居里温度变化不大.在Nb掺杂量较小(x≤0.09)时,材料的剩余极化值随着Nb掺杂量增加而增大,当x=0.09时2P_r达到极大值为26 μC/cm~2,矫顽场为50.3 kV/cm.这主要是由于高价态的Nb~(5+)取代B位Ti~4+能有效的抑制氧空位的产生.     

共沉淀法制备Gd3（In,Al）5 O12∶Ce石榴石粉体

将Gd2O3、In2O3、NH4Al(SO4)2·12H2O和Ce2(CO3)3试剂溶入稀硝酸制取可溶盐混合溶液,采用NH3·H2O和NH4 HCO3混合溶液沉淀剂,通过共沉淀法获得碱式硫酸碳酸复合盐水合物前驱体,经950℃以上温度烧结处理制备出立方晶系GIAG∶Ce石榴石粉体。应用红外光谱和差热分析研究了前驱体所含特征官能团和热化学行为,应用X射线粉末衍射分析了前驱体经不同温度烧结所出现的物相变化,应用表面电镜和粒度分析表征了GIAG∶Ce粉体的SEM形貌和粒度分布,GIAG∶Ce粉体的荧光光谱呈现365 nm和450 nm两个发光峰,表明Ce3+离子已固溶进入粉体介质晶格。     

添加LCB玻璃的CSLST微波介质陶瓷低温烧结及其性能研究

采用传统电子陶瓷工艺制备了添加Li2CO3-CuO-B2O3(LCB)玻璃为烧结助剂的(Ca0.9375 Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷,并对其烧结特性、晶相组成和介电性能进行了系统的研究.结果表明:通过液相烧结,LCB玻璃能有效降低CSLST烧结温度至900℃.XRD分析结果显示添加LCB玻璃后材料中均产生了杂相.性能分析结果发现随着LCB添加量的增大,陶瓷的体积密度、介电常数εr、品质因数与谐振频率乘积Q×f呈现先上升后下降的趋势,频率温度系数Tf则单调降低.添加质量分数为12.5;的LCB玻璃的CSLST陶瓷在900℃下保温5h可以完全烧结,并具有最佳的微波介电性能:εr=77.7,Q×f=1845 GHz,Tf=21.35 × 10-6/℃.