Eu掺杂TbMnO3多晶材料的介电性质

采用固相反应法制备了Tb_0.8Eu_0.2MnO₃多晶材料.对样品的X射线衍射（XRD）分析表明Eu³⁺固溶于TbMnO₃中.测量了样品在低温(100 K ≤T≤ 300 K)和低频下(200 Hz≤f≤100 kHz)的复介电性质.在此温度区间内发现了两个介电弛豫峰.经分析认为低温峰（T≈170 K）起源于局域载流子漂移引起的偶极子极化效应,而高温峰（T≈290 K）则是由离子电导产生的边界和界面层的电容效应引起的.电阻率的测量显示在低温下（T≈230 K）存在明显的导电机制转变. 关键词： 多铁性材料 掺杂 介电性质     

磁电耦合对于多铁性材料CdCr2S4介电性质的影响

多铁性材料CdCr2S4在磁相变温度附近的介电异常现象,为一定温度区间内共存的弛豫铁电性和铁磁性提供了磁电耦合的依据.基于Heisenberg模型,我们计算出了最近邻磁自旋对关联,最近邻磁自旋对关联通过磁电耦合修正阻碍极化翻转的激活能大小,使得被冻结在某一特定方向上的极化又能够在其它的可能取向上进行热翻转,改变了极化弛豫时间的分布,从而导致了介电性质在磁相变温度附近发生介电异常.同时,考虑温度、测量频率和磁场对介电性质的影响,得出的结果和实验数据很好吻合.     

Al-N共掺杂3C-SiC介电性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,建立了未掺杂,Al,N单掺杂和Al-N共掺杂3C-SiC的4种超晶胞模型,并分别对模型进行了几何结构优化,对比研究了其能带结构,态密度分布和介电常数.计算结果表明:Al掺杂会增大SiC的晶格常数,而N对SiC的晶格影响很小.Al掺杂会导致费米能级进入价带,使3C-SiC成为p型半导体,且带隙宽度略为加宽.N掺杂后的SiC其导带和价带均向低能端发生移动,带隙稍有减小.本征3C-SiC几乎不具备微波介电损耗性能.但是可以通过进行Al掺杂或N掺杂加以改善,Al掺杂后的效果尤为突出.计算发现Al-N共掺杂后的3C-SiC材料在8.2—12.4 GHz范围内其微波介电损耗性能急剧下降,与实验结果相符合,并对这一结果进行了讨论分析.     

顺磁性La2/3Sr1/3MnO3层对Bi0.8Ba0.2FeO3薄膜多铁性能的影响

界面效应在提升异质结构材料的多铁性能方面有着重要的作用. 本文采用脉冲激光沉积技术在SrTiO₃(STO)基片上制备了Bi_0.8Ba_0.2FeO₃(BBFO)/La_2/3Sr_1/3MnO₃(LSMO)异质结. X-射线衍射图谱表明异质结呈现单相外延生长, 利用高分辨透射电镜进一步证实了BBFO为四方相结构. X-射线光电子能谱证实异质结中只存在Fe³⁺ 离子, 没有产生价态的变化, 揭示了异质结铁电和铁磁性的增强与BBFO/LSMO的界面有关. 同时, 测试了磁电阻(MR)和磁介电(MD), 当磁场强度为0.8 T, 温度为70 K时, MR约为-42.2%, MD约为21.2%. 并且发现在180 K时出现磁相的转变. 实验结果揭示出异质界面效应在提升材料的多铁性和磁电耦合效应方面具有超常的优点, 是加快多铁材料实际应用的有效途径.     

Al掺杂ZnO粉体的第一性原理计算及微波介电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO和Al掺杂ZnO的能带结构和介电常数,又采用固相反应法在６００　℃保温1.5 h分解得到ZnO和Al掺杂ZnO粉体．X射线衍射（XRD）对所得粉体的结构进行表征,X射线光电子谱（XPS）对掺入的Al的形态进行分析,矢量网络分析仪在8.2—12.4 GHz测试样品的微波介电性能．结果表明,Al掺杂后ZnO的晶胞体积基本不变,费米能级进入导带．实验所得粉体均具有ZnO的纤锌矿结构,Al是以替位杂质的形式进入ZnO晶格．实验与计算结果相比,都表 关键词： Al掺杂ZnO 介电性质 能带结构 第一性原理     

La掺杂BaTiO3陶瓷的介电性与缺陷

La掺杂BaTiO₃陶瓷的介电常数在0.40at％La含量内随掺La量呈现倒U型变化,在1kHz内随频率增加急剧减小,之后随频率变化缓慢,介电性的这些变化起因于掺La引起的如下缺陷变化:独立的Ba空位( V″_Ba→(La_Ba·V″_Ba)型复合缺陷→(La_Ba·V″_Ba·La_Ba型复合缺陷型复合缺陷。     

(Na1/2Bi1/2)Cu3Ti4O12陶瓷的微观结构和电学性质

利用固相反应法在不同烧结温度条件下制备了一系列(Na_1/2Bi_1/2)Cu₃Ti₄O₁₂(NBCTO)陶瓷样品,研究了它们的晶体结构、微观组织结构、介电性质和复阻抗及其随温度的变化. 实验发现NBCTO陶瓷所呈现出的电学性质与CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷相应的电学性质非常类似. 烧结温度为990℃至1060℃范围的NBCTO陶瓷样品室 关键词： 高介电材料 介电性质 复阻抗 内阻挡层电容     

溶胶-凝胶法制备BaTiO3/SrTiO3多层膜的介电增强效应

采用溶胶凝胶法,在PtTiSiO2Si衬底上逐层制备了BaTiO3SrTiO3多层膜.从多层膜的XRD图可看出明显的双峰,分别对应为BaTiO3和SrTiO3的特征峰,表明样品已形成了多层膜结构.与同厚度的Ba05Sr05TiO3单层膜比较,BaTiO3SrTiO3多层膜的介电系数得到了明显的增强,在频率为10kHz时,周期为66nm的BaTiO3SrTiO3多层膜相对于同厚度的Ba05Sr05TiO3薄膜的介电系数从245增强到595,而损耗依然保持较低,分别为0029和0033.研究同时表明,BaTi 关键词： 溶胶-凝胶法 多层膜 介电增强     

应变作用下量子顺电材料EuTiO3的磁电性质

由于磁性和介电性质的强烈耦合, 量子顺电材料EuTiO₃材料的研究近来倍受人们的关注. 本文通过运用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了量子顺电(PE) 材料EuTiO₃的磁性和电子结构, 分析了应变对磁性和结构相变的作用, 从而探讨了该材料中可能的磁电耦合机理. 结果发现, 在无应变状态下, EuTiO₃处于顺电立方-G型反铁磁性态, 而对于c轴方向的无论张应变还是压应变, 当应变增加到一定程度时, 由于Ti 3d空轨道与周围O 2p 电子的杂化平衡被打破, EuTiO₃将相变到铁电( FE) 四方-铁磁结构, 显示了强烈的自旋-晶格耦合效应.     

探索基于人工超晶格LaFeO3-YMnO3和自然超晶格n-LaFeO3-Bi4Ti3O12薄膜多铁性

基于纳米尺寸下复合铁电材料和反铁磁性材料是一个探索多铁性材料有效的方法. 利用激光脉冲沉积制备出LaFeO₃-YMnO₃人工超晶格和掺入不同层LaFeO₃, BiFeO₃的Bi₄Ti₃O₁₂的外延薄膜. 通过系统的X射线衍射、透射电子显微术、扫描透射电子显微术下的能量损失谱表征证明这些样品具有原子尺寸上清晰的界面和完整的层状结构. 磁性测试证明这些材料具有亚铁磁性. 特别是在0.5和1.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂中的亚铁磁性甚至能保持到室温. 就铁电性而言, 铁电性测试显示出LaFeO₃-YMnO₃和插入BiFeO₃的Bi₄Ti₃O₁₂样品中存在较大的漏电流, 而在0.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂样品中存在铁电性. 因此在0.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂中能够实现亚铁磁和铁电共存. 其次发现当掺入多层的钙钛矿(3层SrTiO₃或2.5层LaFeO₃)后, Bi₄Ti₃O₁₂ 的层状结构将出现结构失稳现象. 这些工作对于利用纳米复合开发新颖多铁性提供一些实例.     

Nd含量对Bi_(6-x)Nd_xFe_(1.4)Ni_(0.6)Ti_3O_(18)多晶材料多铁性的影响

采用柠檬酸-硝酸盐法制备了Bi_(6-x)Nd_xFe_(1.4)Ni_(0.6)Ti_3O_(18)(BNFNT-x,x=0.00,0.10,0.20,0.25和0.30)前驱液,再经过干燥、烧结过程制备了单相多晶材料.研究发现,少量Nd掺杂有助于提高样品的铁电性能,BNFNT-0.25样品的铁电性能(2Pr)最大,约达到19.7μC/cm~2.室温下BNFNT-0.20样品磁性能(2Ms)最大约达到4.132 emu/g(1 emu/g=10–3 A·m~2/g).变温介电损耗结果表明Nd掺杂降低了Fe~(3+)和Fe~(2+)间的电子转移或跃迁的激活能.X射线光电子能谱结果表明小量Nd掺杂有助于增强Bi离子稳定性,对改善样品的铁电性能有积极意义.     

Co含量对Bi6Fe2-xCoxTi3O18样品多铁性的影响

用固相工艺制备了Bi₆Fe_2-xCo_xTi₃O₁₈ (BFCT-x, x=0, 0.2, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.6, 1.8, 和2.0)多铁陶瓷样品, 样品X射线谱分析发现, 随着Co含量的增加, 样品晶格常数出现了先增大后减小的变化. 室温下, BFCT-0.6样品呈现出相对较高的饱和磁化强度, 2M_s约为4.49 emu/g, BFCT-1.0具有最高的剩余磁化强度, 2M_r约为0.89 emu/g. Co含量在0.2 ≤x≤qslant 1.2范围内, 随着Co含量的增加样品顺磁–铁磁相变温度从752 K降至372 K. 小量的Co改善了样品的铁电性能, 当x=0.6时样品样品的铁电性能最佳, 随着含量增大样品铁电性能下降, 但当x >1.2时样品的铁电性能又得到了改善.     

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.     

Dielectric characteristics of cation deficient TbMnO3

Cation deficient polycrystalline Tb_1−xMnO₃ (x= 0.05, 0.10) and TbMn_1−yO₃ (y =0.05, 0.10) samples were fabricated by conventional solid-state reaction. The complex dielectric properties of the cation deficient TbMnO₃ were investigated as the function of temperature (77 K≤T≤350 K) and frequency (100 Hz≤ f≤ 200 kHz) separately. Compared to the parent TbMnO₃, the cation deficient TbMnO₃ samples exhibit not only high dielectric constant but also low dissipation factor. Nyquist plots of complex impedance show that the dielectric properties originate from two main relaxation sources, i.e. bulk contributions and grain boundary effects.     

Fe-Ni-BaTiO3复合材料的介电行为及其机理研究

利用金属铁、镍(Fe与Ni保持mol比为22∶78不变)与钛酸钡复合，在保护气氛下成功烧结制备了高介电常数Fe-Ni-BaTiO₃复合陶瓷材料，并研究了该复合材料的电导和介电性能及其物理机理.分析结果表明，由于渗流效应，随着陶瓷中金属含量的增加，材料经历了绝缘体—导体突变.同时，在渗流阈值附近，材料的介电常数有了极大的提高.当金属体积含量为0.23时，即在绝缘体向导体转变的渗流阈值附近，复合材料的介电常数达到了22000，为同条件下制备的纯钛酸钡陶瓷体介电常数的12倍，同时材料的介电 关键词： 3')" href="#">Fe-Ni-BaTiO₃ 渗流理论 介电性能 Maxwell-Wagner效应     

脉冲形成线用CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷介电性能

设计了一种脉冲形成线用新型CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷体系,采用传统固相法通过优化组分和制备工艺,调控材料的微结构,获得了介电性能优异的介质陶瓷。其介电常数在15~35之间可调,介电损耗小于0.002,频率稳定性好。在厚度为1 mm时,介电强度高达50 kV/mm。研究了厚度对CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷介电强度的影响规律,当厚度从1 mm减小到0.1 mm时,介电强度呈非线性增大,从50 kV/mm（1 mm厚样品）提高到92 kV/mm（0.1 mm厚样品）,可见,CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的电击穿与其机械损坏具有相似性。结合CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的化学组分和微观结构,CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷优越的电击穿特性可以用弱点击穿理论解释。     

Decrease of loss in dielectric properties of TbMnO3 by adding TiO2

Low-frequency (10²-10⁵ Hz) dielectric properties of TbMnO₃+xTiO₂ (x=0.33, 1, 3) ceramic composites, which were fabricated by conventional solid-state reaction, were investigated from 360 to 77 K. Very high dielectric constants and interesting temperature dependence of the dielectric properties were observed in the present composite ceramics. When compared to the high dielectric loss of the polycrystalline TbMnO₃, the loss of TbMnO₃+xTiO₂ (x=0.33, 1, 3) decreased with the increasing TiO₂. Especially for TbMnO₃+1TiO₂, the dielectric loss decreased remarkably, while the dielectric constant was still very high, which are more favorable for practical applications.     

Dielectric relaxation and ac conduction in multiferroic TbMnO3 ceramics: Impedance spectroscopy analysis

Polycrystalline samples of Tb_1−xAl_xMnO₃ (x = 0, 0.1, 0.2) have been synthesized by means of standard high-temperature solid-state reaction technique. Detailed studies on the effect of compositional variation of aluminum (Al) on the electrical behavior (complex impedance Z*, complex modulus M*, and relaxation mechanisms) of the parent TbMnO₃ have been performed by using the nondestructive complex impedance spectroscopy technique at temperatures above room temperature. In the temperature range covered, the impedance plots signalize that the grains are the unique responsible for the conduction mechanism of the concerned material. The impedance spectra are well modeled in terms of electrical equivalent circuit with a grain resistance (R_g) and constant phase element impedance (Z_CPE). The conductivity data of the undoped and Al-doped samples are well fitted by the universal Jonscher's power law. The resulting fitting parameters indicate that for the studied samples, the hopping process occurs between neighboring sites. Activation energy values for dc conductivity are calculated for undoped and Al-doped samples and found to decrease when Al is incorporated. In turn, the emergence of single arc in the complex modulus spectrum for all the compositions of Al suggests that for the studied samples only one type of relaxation behavior is present at the selected temperatures. A non-Debye-type relaxation is clearly verified. The relaxation process in the present samples seems to be composition and temperature dependent, particularly at higher frequencies.     

Effects of Na2CO3 flux addition on the structure and photoluminescence properties for Eu-doped YVO4 phosphor

The luminescence properties of (Y_0.9Eu_0.1)VO₄ phosphor with Na₂CO₃ flux prepared using the solid-state reaction were investigated. The XRD patterns show that all of the peaks are attributed to the YVO₄ phase. The best crystallinity was obtained with 2 wt% Na₂CO₃ flux addition. The surface morphology of (Y_0.9Eu_0.1)VO₄ phosphor changed from fluffy to a bar shape structure after Na₂CO₃ flux addition due to the tetragonal crystal system of YVO₄. The calcined powders emit bright red luminescence centered at 618 nm due to the ⁵D₀→⁷F₂ electric dipole transition under an excitation wavelength of 318 nm; its intensity was increased about 15% with 2 wt% Na₂CO₃ flux addition. Red shift behavior was observed for the charge transfer state (CTS) absorption, which was due to the grain size of (Y_0.9Eu_0.1)VO₄ phosphor increasing with increasing flux content. For 2 wt% Na₂CO₃ flux addition, the red emission of the (Y_0.9Eu_0.1)VO₄ phosphor had CIE chromaticity coordinates of (0.66, 0.34), which are very close to the NTSC system standard red chromaticity coordinates of (0.67, 0.33).