沉积氧压对Bi1.5ZnNb1.5O7薄膜的结构和介电特性的影响

采用固相反应法合成具有焦绿石立方结构的Bi1.5ZnNb1.5O7(BZN)陶瓷靶材,采用脉冲激光沉积法在Pt/SiO2/Si(100)基片上制备立方BZN薄膜。研究了沉积氧压的变化对薄膜的结晶性能,微观形貌以及介电性能的影响。结果表明:沉积的BZN薄膜都呈现出立方焦绿石单相结构,但是薄膜的取向随氧压变化而变化。当沉积氧压为10 Pa时,薄膜的(222)晶面拥有最强的择优取向。随着氧压的升高,BZN薄膜的介电常数明显降低。在10 Pa氧压下沉积的BZN薄膜展示出介电可调特性为5%(500 kV/cm)。     

掺杂和包覆H3BO3对BZN陶瓷烧结和介电性能的影响

以Bi2O3、ZnO和Nb2O5粉末为原料,通过固相反应合成了以(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)为主晶相的陶瓷.分别以液相包覆法和固相混合法引入助烧剂B2O3降低BZN的烧结温度.研究了B2O3对BZN陶瓷的烧结和介电性能的影响.结果表明,液相包覆B2O3后,BZN陶瓷的烧结温度从1100℃降至900℃.H3BO3溶液的浓度为0.9 mol/L,900℃烧结3h所制BZN陶瓷的介电性能良好:εr=150,Q×f=228,τf=-362 ppm/.     

Mg离子掺杂对含锆铋基焦绿石材料介电弛豫性能影响

采用固相反应法制备陶瓷(Bi1.5Zn0.5-xMgx)(Zr1.5Nb0.5)O7(BZMZN)(x=0.1、0.2、0.3、0.5),研究Mg2+取代对材料结构、组成、介电性能以及弛豫特性的影响.X射线衍射分析表明,当Mg2+从部分至完全取代Zn2+,均合成了立方焦绿石主晶相结构,并有微量Bi12MgO19相产生.随着Mg2+取代量的增加材料介电常数和介电损耗略有下降.材料在-150℃左右具有明显的介电弛豫特征,对其弛豫过程进行拟合与计算,并结合价键理论探讨了BZMZN系焦绿石的低温介电弛豫机制,这种弛豫源于材料结构中A位离子的不均匀分布及A位离子与O'位离子的本征跃迁过程.     

CuO对(Zn_(0.5)Mg_(0.5))Nb_2O_6陶瓷的烧结温度和微波介电性能的影响

本文研究了助烧剂CuO对(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷的烧结特性、微观结构、相结构及微波介电性能的影响。研究结果表明,助烧剂CuO可以将(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷的烧结温度降低到950℃。添加3 wt%CuO,在950℃烧结的(Zn0.5Mg0.5)Nb2O6陶瓷密度达到了理论密度的97%以上,介电常数为20,Q×f值为33556 GHz。     

La、Nb掺杂对Bi4Ti3O12薄膜介电性能和C-V特性的影响

采用溶胶-凝胶工艺制备了Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12铁电薄膜,研究了La、Nb掺杂对薄膜介电性能和C-V特性的影响.研究表明,在x<0.75、y<0.06范围内,随La、Nb掺杂量的增加, Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12薄膜的介电常数和C-V特性曲线回滞窗口增大,介电损耗和漏电流密度减小.x>0.5时,Bi4-xLaxTi3O12薄膜可获得大于1.8 V的C-V回滞窗口,且经1010极化开关后其回滞窗口的减小未超过6;;而Nb掺杂对增大Bi4Ti3-yNbyO12薄膜C-V回滞窗口的作用更加明显,但经1010极化开关后,其回滞窗口的减小较为明显,并出现一定平移.     

化学溶液分解法制备(Bi0.8Ce0.2)2Ti2O7薄膜及性能研究

采用化学溶液分解法(CSD)在p型Si<100>衬底上制备了(Bi0.8Ce0.2)2Ti2O7薄膜,采用X射线衍射技术研究了薄膜的结构和结晶性.研究表明:Ce3+部分取代Bi3+能够显著提高Bi2Ti2O7薄膜的相稳定性.同时还研究了薄膜的电容-电压特性、介电常数、介电损耗.结果表明,该薄膜具有良好的介电特性.     

(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+xBi_4Ti_3O_(12)陶瓷电性能的研究

采用固相法制备了(1-x)Ba0.998La0.002TiO3+xBi4Ti3O12(0≤x≤0.03)陶瓷,研究了Bi4Ti3O12掺杂量以及烧结气氛对Ba0.998La0.002TiO3陶瓷显微结构、居里温度Tc及介电性能的影响。结果表明:Bi4Ti3O12在Ba0.998La0.002TiO3陶瓷中的掺杂抑制了陶瓷晶粒的生长,使居里温度提高到约150℃。在空气中烧结的陶瓷的介电常数随Bi4Ti3O12掺杂量的增加先减小后增大,当Bi4Ti3O12掺杂量为1.5 mol%时,陶瓷的介电常数最小(还原再氧化陶瓷的介电常数为6.0×103,空气中烧成的陶瓷的介电常数为9.0×102)。     

共沉淀法制备Sr(Fe0.5Nb0.5)O3纳米粉体及其介电性能研究

采用共沉淀法制备Sr(Fe0.5Nb0.5) O3纳米粉体,两步烧结工艺制备Sr(Fe0.5 Nb0.5) O3陶瓷.用X射线衍射仪(XRD)分析烧结温度、煅烧时间、体系温度、pH值和初始溶液浓度对前驱体粉体物相的影响,用扫描电子显微镜(SEM)分析Sr(Fe0.5 Nb0.5) O3纳米粉体和陶瓷的微观形貌,用阻抗分析仪研究陶瓷的介电性能.结果表明:当体系温度为25℃,pH值为9,初始溶液浓度为0.25 mol/L,在950℃煅烧2h后可获得颗粒分布均匀(～ 50 nm)的Sr(Fe0.5Nb05)O3纳米粉体,用该纳米粉体获得的Sr(Fe0.5Nb0.5)O3陶瓷有优异的频率和温度稳定性及高的介电常数(ε'＞2×103)和较低的介电损耗(1 kHz,tanδ=0.086).高的介电常数与陶瓷晶粒和晶界间阻挡层的形成有关,低的介电损耗来源于陶瓷致密的微观结构.     

Bi(Zn0.5Ti0.5)O3对Bi0.5Na0.5TiO3基陶瓷相结构及弛豫性的影响

采用固相反应合成法制备了(1-x)(0.96Bi0.5Na0.5TiO3-0.04BaTiO3)-xBi(Zn0.5 Ti0.5)O3陶瓷(x≤0.10).通过X射线衍射,介电温度谱等对该体系陶瓷的相结构及弛豫特性进行了研究.结果发现,该陶瓷在Bi(Zn0.5Ti05)O3加入量低于0.05时呈现纯钙钛矿结构.此外,随着Bi(Zn0.5Ti0.5)O3加入量的增加,其相结构由三方-四方共存向赝立方结构转变;同时,陶瓷的弥散因子上升,偶极子取向冻结活化能下降,表明BZT的加入明显地增加了0.96Bi0.5Na0.5TiO3-0.04 BaTiO3陶瓷的弛豫性.     

Nd掺杂对磁控溅射Bi4-xNdxTi3O12铁电薄膜结构和性能的影响

采用磁控溅射工艺在p-Si衬底上制备了Bi4-xNdxTi3O12铁电薄膜,研究了Nd掺杂对Bi4-xNdxTi3O12薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响.结果表明,Nd掺杂并未改变薄膜的晶格对称性,仍然保持Bi层状钙钛矿结构,但能在一定程度上抑制晶粒的生长,使薄膜的晶粒更加细小、均匀,同时能明显改善薄膜的介电、铁电性能.Nd掺杂量x=0.30 ～0.40时,Bi4-xNdxTi3O12薄膜的综合性能较好,其介电常数εr＞250,介电损耗tanδ ＜0.1,剩余极化Pr=20.6 μC/cm2,Ec＜ 150 kV/cm.Ag/Bi4-xNdxTi3O12/p-Si异质结顺时针回滞的C-V曲线表明该异质结可实现极化存储,其记忆窗口达1.6V.但掺杂量不宜过多,当Nd掺杂量达到0.45以后,薄膜的介电、铁电性能反而有所下降.     

Stability and formation of pyrochlore phase in doped Sr0.8Bi2.3Ta2O9 thin films

Ferroelectric thin films of bismuth-containing layered perovskite Sr_0.8Bi_2.3Ta_2−xM_xO₉ (SBTM), where M is V, Ti, W, and Zr, have been prepared on Pt/Ti/SiO₂/Si substrates using the metal-organic decomposition method. The effect of the incorporated B-site cations on pyrochlore phase formation and microstructure evolution of SBTM films was investigated. The pyrochlore phase formation has been identified due to out-diffusion of titanium from underneath platinum layer to participate in the reaction with the films. Furthermore, the formation of pyrochlore phase in the SBTM films has been observed strongly dependent on the characteristics of incorporated M cation. The substitution of both W and V for Ta leads to the formation of pyrochlore phase at lower annealing temperature (750–800 °C). On the other hand, the addition of Zr can retard the formation of pyrochlore phase from 850 to 900 °C. A model based on the binding energy of octahedral structure is used to elucidate the formation and stability of the pyrochlore phase present in the SBT film.     

多离子复合铁电体Bi(Zn1/2Ti1/2)O3改性BNT陶瓷的微结构与电性能

采用传统陶瓷制备方法,制备了一种B位多离子复合铁电体Bi(Zn1/2Ti1/2)O3改性BNT无铅压电陶瓷(1 -x)( Bi1/2 Nay2) TiO3-xBi( Zn1/2Ti1/2) O3(简写为(1-x)BNT- xBZT,x=O,0.01,0.02,0.03,0.04).研究了BZT对该体系陶瓷微结构和压电性能的影响.结果表明:在所研究的组成范围内,BZT不改变陶瓷的晶体结构,同时抑制晶粒长大.添加BZT明显改善陶瓷的压电常数d33,但机电耦合系数kp变化不明显.分析了影响压电常数d33与机电耦合系数kp的不同作用机理,发现陶瓷内部存在的内应力是引起压电常数d33变化的一个重要因素.     

p型Cu2O 半导体薄膜的电化学沉积研究

以透明导电玻璃(ITO)和铜片为工作电极,用简单铜盐通过阴极还原制备了Cu2O 薄膜.采用X射线衍射(XRD) 和扫描电镜(SEM)研究了反应温度、pH值和电流密度对Cu2O 薄膜的微观结构和表面形貌的影响,并对薄膜的生长机理进行了讨论.结果表明:溶液的温度对Cu2O晶体的微观结构无显著影响,而溶液的pH值对Cu2O 的生长取向影响明显.在双电极的作用下,电沉积Cu2O薄膜的工作电流可以达到6 mA·cm-2,远远高于文献报导在三电极体系下低于1 mA·cm-2的工作电流密度.     

石墨烯/钛酸锶钡/聚偏氟乙烯复合薄膜介电性能研究

首先制备了硅烷偶联剂改性后的石墨烯和钛酸锶钡粉体,然后采用溶液混合法制备了石墨烯/钛酸锶钡/聚偏氟乙烯薄膜,并且对复合薄膜的微观结构、介电性能和热稳定性进行测定和分析.结果表明:硅烷偶联剂成功接枝到石墨烯和钛酸锶钡粉体表面,石墨烯和钛酸锶钡粉体能够较好的分散在聚偏氟乙烯基体中,石墨烯的加入可以大幅度提高材料的介电性能.在石墨烯质量分数为4.06;时,复合薄膜的介电常数达到515,介电损耗为0.6.在质量分数4.14;时发生了渗流现象,介电常数达到1500,介电损耗也达到了5左右.石墨烯的加人大幅度提升了复合材料的介电性能,并且在常用温度范围内具有良好的温度稳定性.     

ZAO透明导电薄膜微观结构和光电性能的研究

以ZnAl2O4陶瓷靶为靶材,采用射频磁控溅射法制备了掺铝氧化锌(ZAO)透明导电薄膜,通过XRD、SEM、四探针仪和分光光度计等测试,研究了沉积温度对薄膜结构、形貌、力学和光电性能的影响.结果表明:ZAO具有(002)择优取向的六角纤锌矿结构,沉积温度对薄膜性能具有明显影响,当温度位于370～ 400℃区间时,薄膜的结晶质量较好、电阻率较低、可见光波段的平均透射率较高,其品质因数大于1.20×10-2S,具有良好的光电综合性能.同时基于透射光谱计算了ZAO薄膜的光学常数,并用有效单振子理论解释了薄膜的折射率色散关系.     

衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响

衬底温度是磁控溅射法制备氧化锌薄膜中一个非常重要的工艺指标,探索衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响对制备环保型高质量氧化锌紫外屏蔽材料具有重要意义。以质量分数99.99%的氧化锌陶瓷靶为溅射源,利用射频磁控溅射技术在石英衬底上沉积了氧化锌紫外屏蔽薄膜,通过X射线衍射仪、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计进行测试和表征,研究了不同衬底温度对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响。实验结果表明:制备所得薄膜均为六角纤锌矿结构,具有沿(002)晶面择优取向生长的特点,其晶格常数、晶粒尺寸、透过率、光学能隙、可见荧光、结晶质量等都与衬底温度密切相关,当衬底温度为250 ℃,溅射功率160 W,氩气压强0.5 Pa,氩气流速8.3 mL/min,沉积时间60 min时,所得氧化锌薄膜样品取向性最好,晶粒尺寸最大,薄膜结构致密,具有良好的光学性能和结晶质量。     

MgO(100)衬底上生长BaTi2O5薄膜及其性能研究

利用脉冲激光沉积技术,在MgO(100)衬底上生长了BaTi2O5薄膜,探讨了沉积条件(衬底温度和氧分压)对薄膜结构的影响,并对其介电和光学性能进行了研究.结果表明:随衬底温度和氧分压的改变,BaTi2O5薄膜的物相和结晶取向逐渐变化;适宜的脉冲激光沉积工艺为衬底温度950~1000 K、氧分压12.5 Pa,在该条件下获得了b轴方向择优生长的BaTi2O5薄膜;该薄膜具有较高的居里温度(750 K),介电常数达2000,而且在可见光和红外波长范围内具有较高的透过率.     

Effect of the annealing process on the microstructure of La2Zr2O7 thin layers epitaxially grown on LaAlO3 by metalorganic decomposition

La₂Zr₂O₇ (LZO) films have been grown by metalorganic decomposition (MOD) to be used as buffer layers for coated conductors. A characteristic feature of LZO thin films deposited by MOD is the formation of nanovoids in an almost single crystal structure of LZO pyrochlore phase. Annealing parameters (heating ramp, temperature, pressure, etc.) were varied to establish their influence on the microstructure of the LZO layers. X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) were used for sample characterization. The epitaxial pyrochlore phase was obtained for annealing temperatures higher than 850 °C whatever the other annealing conditions. However, the film microstructure, in particular, nanovoids shape and size, is strongly dependent on heating ramp and pressure during annealing. When using low heating ramp, percolation of voids creates diffusion channels for oxygen which are detrimental for the substrate protection during coated conductor fabrication. From this point of view high heating rates are more adapted to the growth of LZO layers.     

沉积时间对Zn(O,S)薄膜性能及Cu2ZnSnSe4薄膜电池的影响

无镉材料Zn(O,S)因其带隙宽且可调节、无毒无害等优点被作为缓冲层材料重点研究,通过化学水浴法制备Zn(O,S)薄膜,研究了沉积时间的不同(20~35 min)对Zn(O,S)薄膜的成分、结构特性、光学性能及形貌的影响.通过XRD测试可知,水浴法制备的Zn(O,S)薄膜为非晶态.通过透反射谱测试可知,薄膜的光学透过率较高(>80;).通过表面形貌测试可知,30 min时Zn(O,S)薄膜为致密均匀的小颗粒.将Zn(O,S)薄膜应用在CZTSe电池中,在30 min时获得较高器件转换效率5.37;.