层状铁电体Ba_(1-x)Bi_(2+x)Ti_xNb_(2-x)O_9的结构相变研究

本文应用拉曼光谱方法研究了Ba1-xBi2+xTixNb2-xO9的结构相变。与x≠0的情况相比,x=0的情况BaBi2Bn2O9表现出了明确不同的拉曼光谱。前者有与Aurivillius层状铁电体家族的铁电相相似的拉曼光谱。因此认为BaBi2Nb2O9发生了铁电—非铁电相变。此外,用内模方法对层次铁电体Ba1-xBi2+xTixNb2-xO9的拉曼振动模式进行了初步的指认     

KNb_(1-x)Ti_xO_(3-δ)固溶体的合成与表征

利用高温高压法首次合成了KNb1 -xTixO3-δ(x =0～ 0 .4)系列固溶体 ,并使用X射线衍射、TG DTA、Raman谱和交流阻抗谱等对样品的结构、热稳定性和导电性进行了表征。XRD结果表明 ,随掺杂量的增加 ,晶胞体积减小 ;Ti掺杂引起了固溶体结构的转变 ,x <0 .1 5的样品为正交钙钛矿结构 ,而x≥ 0 .1 5的样品几乎为纯四方相结构。Raman谱和DTA结果显示 ,Ti掺杂使四方相区宽化 ,并且随掺杂量的增加 ,相变温度逐渐下降。阻抗谱测量表明 ,所有样品均以离子导电为主 ,其中KNb0 .85Ti0 .1 5O2 .92 5的氧离子导电率最高 ,在 80 0℃时达到 5 .6× 1 0 - 3S·cm- 1 ,在测量温度范围内 ,电导率可以拟合成两条直线 ,低温活化能小于高温活化能     

高温高压下过渡金属Ru的结构相变

采用基于密度泛函理论的第一性原理和准简谐晶格动力学方法对Ru的六角密排 (hcp)、面心立方 (fcc)、体心四方 (bct) 和体心立方 (bcc) 结构的磁性、晶格结构稳定性和高温高压下的相变进行了系统的研究. 计算获得了各相结构的磁性基态及其稳定性范围, 结果表明: 零温下在计算的压力范围内, NM-hcp 结构是Ru最稳定的结构, 压力的单独作用下并没有相变的发生; NM-fcc结构是Ru的亚稳定结构, 而NM-bcc和FM-bct结构在动力学上并不稳定. 高温高压下Ru将发生从NM-hcp到NM-fcc结构的相变, 并给出了Ru的温度压力相图. 关键词： 相变 晶格稳定性 磁性 第一性原理     

KNb_(1-x)Mg_xO_(3-δ)的高温高压合成及输运性质研究

采用高温高压法制备了KNb1-xMgxO3 -δ(x =0 .0～ 0 .3)氧离子导电材料 ,使用XRD、TG-DTA及交流复阻抗谱对样品的结构和离子导电性进行了表征。实验结果表明 ,高压降低了合成温度 ,合成的KNb1-xMgxO3 -δ系列固溶体与其母体KNbO3 一样都为正交钙钛矿结构 ,晶胞参数随掺杂量的增加而略微增大。固溶体KNb1-xMgxO3 -δ具有离子导电特征 ,通过拟合阻抗谱数据获得了该材料晶粒电导、晶界电导和体电导率与温度的关系。样品的晶界电阻较高 ,晶界效应十分明显 ,离子跳跃传导可能在其输运机制中占据主导地位。在x =0 .1附近 ,电导率达到最大值 ,70 0℃时为 1.2× 10 - 3 S·cm- 1。     

显微拉曼研究外延生长的BaTiO_(3-x)薄膜的结构相变与结构动力学(英文)

我们用显微拉曼、卢瑟福背散射谱、X射线散射和非对称摇摆等实验手段研究了在1 0 - 2 到1 0 - 5帕氧气压下用激光分子束外延技术生长的BaTiO3-x薄膜的结构动力学特性。测量结果表明生长氧压越低,晶格常数c和c/a越大,晶格常数a稍微减小,晶胞体积变大。随着生长氧压的减小,薄膜中氧含量减小。在3 0×1 0 - 5帕氧气压下生长的薄膜中氧缺陷可达0 48,但是样品的四方相结构可以很好的维持。显微拉曼研究进一步确定了样品都是四方相结构。另外,在BaTiO2 52 薄膜的拉曼光谱中发现高频段有两个新峰,其可能是由于氧缺陷导致的二级拉曼散射引起的。随着生长氧压的减小,拉曼峰向低频移动,表明薄膜中的应力减小。同时,拉曼峰变宽,这可能是由于氧缺陷导致的结构畸变引起的。由于在薄膜中存在二维张应力,BaTiO3单晶样品中的结构相变特征在我们的样品中从78到5 5 0K的温度范围内不存在。     

钙钛矿(CaTiO_3)高压相变及等温压缩

高温高压条件下对钙钛矿(Perovstsite)多晶进行了研究,在金刚石压砧设备上压力条件最高达38GPa,YAG莱塞加热温度近1000℃以上,用红宝石萤光校压系统进行压力标定。实验结果表明静水压条件X射线就位测量,CaTiO_3(Ⅰ)由斜方晶系在10GPa时直接向六方CaTiO_3(Ⅱ)结构相变,体积变化为1.6％;1000℃加热及非静水压条件下,CaTiO_3(Ⅰ)由斜方晶系首先转变为四方晶系CaTiO_3(Ⅲ)转变压力为8.5GPa,体积变化0％,继续增加压力到15GPa,CaTiO_1(Ⅲ)向CaTiO_3(Ⅱ)转化成六方晶系,体积变化亦为1.6％。三种高压相,在压力降到一个大气压时都会消失,所以是逆转化的非淬火相。 等温压缩在标准静水压条件下进行,压力应小于10.4GPa,K_0~'=5.6时,X_o=210±7GPa,此数据是根据Birch-Murnaghan状态方程求得的体模重。     

YBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)超导体结构相变及其超导电性的研究

我们对YBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)(0≤x≤0.07)超导体的结构相变与超导电性进行了系统研究。x射线衍射分析表明样品在x≈0.04时存在一个从正交晶到四方晶的结构相变过程,原胞体积随铁的组分增加而变大。R-T曲线测量得到零电阻温度随铁组分的增加迅速下降到液氮温度以下,零电阻温度T_c(O)随x增大而减小且在结构相变点没有突变。微结构分析表明从正交晶到四方晶的相变过程伴随着孪晶现象的消失。     

(Ba_(1-x)K_x)BiO_3电子结构与超导电性

用第一原理的ＬＤＦ-ＬＭＴＯ-ＡＳＡ超元胞法，模拟由Ｘ射线吸收谱精细结构测定的ＢａＢｉＯ_３中，Ｂｉ有两种价态Ｂｉ^３＋和Ｂｉ^5＋及与之相应的两种不同键长的Ｂｉ—Ｏ八面体，以及Ｋ掺杂对晶体结构的影响．计算了Ｂａ₄Ｂｉ₄Ｏ₁₂，（Ｂａ_３Ｋ）Ｂｉ₄Ｏ₁₂，（ＢａＫ）Ｂｉ₂Ｏ₆，（ＢａＫ_３）Ｂｉ₄Ｏ₁₂，Ｋ₂Ｂｉ₂Ｏ₆（简记为（４０４），（３１４），（１１２），（１３４），（０２２））五种“样本”的电子结构．结果表明，（４０４）和（３１４）分别为Ｅ_g＝１.６ｅＶ及Ｅ_g＝１.５ｅＶ的半导体，其它“样本”为金属．总能的分析表明（１３４）是不稳定的，故溶解极限为ｘ＝０.５．以“取样”方式按伯努利分布确定任意组分各“样本”的概率，进而计算了（Ｂａ_1-xＫ_x）ＢｉＯ_３电子结构随组分的变化．最后用逾渗模型说明了超导转变温度Ｔ_c在ｘ＝０．２５附近的突变 关键词：     

高温高压下Mg_xZn_(1-x)O固溶体的制备

研究了高温高压下制备MgxZn1-xO(0.30x0.60)固溶体的过程.在1000—2000℃和4—5.6GPa的条件下,制备出稳定的单一立方相MgxZn1-xO(x=0.4,0.5,0.6)固溶体,解决了常压下MgxZn1-xO的分相问题.通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜等测试手段,对MgxZn1-xO样品进行了表征,阐明了立方相MgxZn1-xO的形成机制,给出了高压下MgxZn1-xO固溶体的温度与组分相图.     

Ba_(1-x)Sr_xTiO_3相结构的拉曼光谱研究

本文测定了不同Sr含量的钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3)纳米晶的拉曼光谱,发现了随着Sr含量的增加,517cm-1[E(TO)与A1(TO)]光学声子模劈裂为双峰和相对低频声子模向低频漂移,而相对高频声子模向高频漂移现象。当x=0.4时,软模解冻,Ba1-xSrxTiO3铁电相不能维持而呈现顺电相结构。     

高温高压下碳的状态方程及相变理论研究

 研究了高温高压下三相碳（石墨、金刚石、液相碳）的状态方程，包括高压下石墨到金刚石的固-固相变以及高温下石墨和金刚石的熔解曲线。计算所得到的金刚石熔解曲线具有正的斜率，石墨-金刚石-液相三相点为4 400 K，14 GPa左右。     

常压烧结和高压合成Nd2-xCexCuO4的结构特征与导电性质

 本文在常压高温和高压高温条件下合成出了Nd_2-xCe_xCuO₄（x=0~0.20）系列样品，对比研究了两种不同条件下合成产物的结构特征与室温至液氮温区的导电性质。测试分析结果表明，高温高压（1.7 GPa，800 ℃，10 min）合成的样品与常压高温（1 000 ℃，10 h）烧结的样品具有相同的四方结构，但晶格常数随掺杂量变化有所不同，高压合成产物的c轴随掺杂量基本不变，而常压烧结样品c轴随掺杂量增加呈下降趋势。两种条件合成的样品在液氮温区均呈现出不同程度的半导体特征，经过一次高温淬火后处理后，高压样品的导电性质明显优于常压样品。实验结果表明，高压可以降低固相反应的合成温度，缩短反应时间，特别是高压的还原作用有利于产物导电性质的改善。     

高压下的Ge和Si的相变

 本文采用赝势方法研究Ⅳ族元素Ge和Si宰高压下的共价键－金属相相变，计算了状态方程、相平衡压力、体积跃变量及其金属相的超导临界温度。结果表明，理论与实验符合都比较好。     

高温高压下碳纳米管的相转变及金刚石的合成

 利用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）研究了碳纳米管在高压高温下的相转变。研究发现在高压高温条件下碳纳米管是不稳定的,在5.5 GPa压力下,770 ℃到950 ℃间退火时碳纳米管趋向形成碳纳米葱。在5 GPa、1 000 ℃条件下合成了金刚石。     

高温高压条件下富勒碳的相变

 利用工业金刚石高压合成装置研究了C60和巴基管在高温（1 450 ℃）高压（5~6 GPa）下的相变。SEM、XRD和Uv/Vis分析结果表明，试样中有大量金刚石生成和少量石墨出现，同时有极少部分C60保留了下来；所生成的金刚石晶体同时以二维台阶和螺旋台阶方式生长。     

Sr1-xLaxTiO3的高温高压合成及XPS研究

 利用高温高压方法合成了有稀土元素La掺杂的钙钛矿氧化物Sr_1-xLa_xTiO₃。XRD测试表明，在x≤0.5时，样品基本为单相，呈立方相；晶胞体积随x的增加而增加，在x=0.4时开始减小。XPS测量发现，样品中存在Ti离子的变价。讨论了Ti离子价态的变化对晶格参数的影响。     

高温高压下B4C合成金刚石的研究

 压力为5.7~6.0 GPa及1 370~1 500 ℃温度范围内，B₄C在Ni₇₀Mn₂₅Co₅系统中，高压相变为金刚石。合成的金刚石为深黑色，含硼量大于1wt%。粒度为20 μm左右，晶形多为立方体与八面体的各种聚形。反应后的金属触媒中，存在Ni₂B等硼化物；非金属残留物中，存在B₁₃C₂等高硼碳化物。     

富硼稀土硼化物NdB6的高温高压合成

 提出了一种在高温高压极端条件下合成富硼稀土硼化物NdB₆的新方法，即以稀土氧化物Nd₂O₃为钕源与单质硼反应的方法获得了稀土六硼化物NdB₆。并对合成产物进行了粉末X射线衍射分析。结果表明在配比为Nd：B＝1：6时，压力为4.0 GPa、温度为1 600 ℃、反应时间为15 min的条件下，获得了单相性非常好的NdB₆。高温高压合成NdB₆方法具有反应条件易达到、合成时间短、反应产物单相性好等优点。其XRD结果表明该合成产物为立方结构，晶格常数为a＝0.417 nm。     

高温高压下氮化镓陶瓷体的制备

 在高温高压条件下，实验成功实现了氮化镓的烧结。首次将氨压应用到陶瓷体的烧结中，解决了GaN的分解、原料中残余的氧化物等问题，提高了烧结体的结晶度。研究了在氨压条件下温度对烧结致密度的影响。     

高温高压下纳米金刚石粉的特性研究

 研究了炸药爆轰合成的纳米金刚石粉在高温（约1 600 K）、高压（5.2 GPa）条件下的行为。将纳米金刚石粉与粉末合金（Ni₇₀Mn₂₅Co₅、100^#）混合、压制成圆片,与合金片 （Ni₇₀Mn₂₅Co₅）和人造石墨片一起交替放入高温高压合成腔体内,进行高温高压实验。实验结果表明：在高温高压条件下,纳米金刚石粉不能长大,反而石墨化了;在相同的高压和保温时间条件下,随着温度的降低,纳米金刚石粉的石墨化程度减弱,纳米金刚石粉的纳米颗粒长大,可长成0.1 mm尺寸的金刚石颗粒（温度为1 070 K左右）。而在此条件下,人造石墨不能合成金刚石,一般金刚石晶体要变成石墨相。这进一步表明,纳米金刚石颗粒表面的活性使得它可以在较低的温度下长成较大颗粒的金刚石。