MgTiO3掺杂对Ba0.56Sr0.34Ca0.1TiO3铁电陶瓷性能的影响

采用传统固相反应合成主晶相Ba0.56Sr0.34Ca0.1TiO3 (BSCT)粉末,复合掺杂MnCO3、Nb2O5、MgTiO3,在空气气氛下常压烧结制备BSCT基陶瓷.研究了MgTiO3的掺杂量对BSCT陶瓷材料的相组成、微观形貌、介电性能和储能密度的影响.结果表明:MgTiO3具有细化晶粒的作用;烧结体的致密度、介电常数和抗压强度随着MgTiO3的含量的增加先增大后减小;居里温度Tc随MgTiO3含量的增加向负温度方向移动,当烧结温度为1250℃,MgTiO3含量为0.69wt;,BSCT陶瓷的综合性能较好:击穿强度和储能密度达到最高值,分别为21.33 kV/mm、2.629 J/cm3.     

衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba06Sr04TiO3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3叉指电容器.利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征.研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm.在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3的调谐率分别为39.68;和29.55;,最低损耗分别为0.029和0.053.这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同.     

硅基Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt电容器不同温度下的漏电机理研究

利用脉冲激光沉积技术在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上生长了厚度约为200 nm的Ba0.6 Sr04TiO3(BST)薄膜,构架了Pt/BST/Pt平行板电容器,测量了Ba06Sr0.4TiO3薄膜电容器在不同温度下的漏电流,研究了BST薄膜的结构和性能.结果表明BST薄膜为多晶钙钛矿结构,随着测量温度的降低,漏电流密度也随之降低,但是正负偏压下的J-V曲线并不对称,这主要归因于上下Pt电极与BST的界面热处理不同.通过不同导电机理对漏电流密度拟合发现,在负向偏置电压下,Pt/BST/Pt电容器均基本符合欧姆导电机制;而对于正向偏置电压,在低电压下符合欧姆导电机制,并且符合欧姆导电机制的电压范围在不断扩大,在高电压下符合空间限制电流(SCLC)导电机制.     

(001)高度择优取向Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt异质结的结构及性能

采用射频磁控溅射法结合高真空后退火处理,在MgO(001)单晶基片上制备了Pt薄膜.应用脉冲激光沉积法在Pt/MgO上进一步生长了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜.借助X射线衍射仪(XRD)、铁电测试仪、LCR表研究了BST/Pt/MgO的结构和性能.研究发现,700 ℃真空退火可以保证Pt薄膜在MgO基片上实现(001)高度择优生长,以(001)Pt薄膜为模板,可以进一步获得(001)高度择优取向具有铁电性能BST薄膜.在100 Hz测试频率下,BST薄膜最大介电常数为1100、调谐率为81;、品质因数为21;在7 V的电压下,漏电流密度1.85×10-5 A/cm2,进一步分析表明,BST薄膜在0～2.6 V之间满足欧姆导电机制,在2.6～7 V之间满足普尔-弗兰克导电机制.     

钙钛矿型氧化物电极对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜电学性能的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在单晶基片LaAlO3(001)、MgO(002)上分别制备Ba06Sr04TiO3/La0.5Sr05CoO3(BST/LSCO)、Ba0.6Sr04TiO3/SrRuO3 (BST/SRO)异质结构,研究了LSCO和SRO底电极对BST薄膜晶相结构、表面形貌及BST薄膜电容器的电学特性的影响.研究发现,沉积在钙钛矿氧化物底电极上的BST薄膜表面平整,并都具有良好的外延生长.由于生长在LSCO底电极BST薄膜的压应力大于生长在SRO底电极的压应力,BST/LSCO异质结构的介电可调率为79.58;,而BST/SRO的介电可调率仅为68.26;,两种底电极上生长的BST薄膜都具有较低的漏电流.     

非晶 Ti-Al 过渡层对 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt电容器结构和性能的影响

应用磁控溅射法在 Pt/Ti/SiO2/Si(001)衬底上制备 5 mm 厚超薄非晶 Ti-Al 薄膜作为过渡层,利用脉冲激光沉积法制备 Ba0.6 Sr0.4TiO3 薄膜,构造了 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt(Pt/BST/Pt)和 Pt/Ti-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ti-Al/Pt(Pt/Ti-Al/BST/Ti-Al/Pt)结构的电容器,研究了 Ti-Al 过渡层对 Pt/BST/Pt 电容器结构及其性能的影响.实验表明,过渡层的引入有效地阻止了 Pt 电极和 BST 薄膜的互扩散,降低了 BST 薄膜氧空位的浓度,提高了铁电电容器的介电性能.当测试频率为 1 kHz、直流偏压为0 V时,介电常数由引入过渡层前的 530 增大到引入后的 601,介电损耗则由0.09减小到0.03.而且过渡层的引入有效地降低了 BST 薄膜的漏电流,使正负向漏电流趋于对称,在测试电压为5 V 时,漏电流密度由3.8×10-5 A/cm2 减小到 8.25 ×10-6 A/cm2.     

Ag/TiO2纳米复合材料的抑菌活性研究

用钛酸异丙酯水解的方法合成单分散性的锐钛矿型TiO2亚微球,直径约为400 nm.以TiO2球为模版,用光化学还原法在其表面沉积银,合成纳米复合材料Ag/TiO2,银粒子平均直径为11 nm.用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为测试菌研究Ag/TiO2抑菌性能.结果表明,当Ag/TiO2的浓度为0.6 mg/mL时,对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96;,对大肠杆菌为98;.由于Ag/TiO2具有高效的抑菌性能,该复合材料可以应用于生物材料,污水处理等领域.     

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.     

TiO2/α-Fe2O3和TiO2/叶FeOOH纳米复合材料的制备与表征

以TiCl4为前驱体,α- Fe2O3、α-FeOOH为载体,采用水解沉淀法制备TiO2/α-Fe2O3和TiO2/α-FeOOH两种纳米复合光催化材料.采用X射线衍射分析(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等对样品的晶相组成、形貌和微结构进行表征.结果表明,TiO2/α-Fe2O3复合材料由赤铁矿和金红石相TiO2组成;TiO2/α-FeOOH复合材料由水合氧化铁和金红石相TiO2组成.TiO2/α-Fe2O3复合材料中颗粒状TiO2能包覆在粒状氧化铁红表面,形成厚度范围在5～20 nm左右的薄层;TiO2/α-FeOOH复合材料是一种核壳结构,厚度范围在100～150 nm的针状TiO2聚集体为壳,能完整的包覆核层氧化铁黄.采用UV-vis光谱和甲基橙降解对其光催化活性进行评价,结果表明纳米TiO2与α-Fe2O3、α-FeOOH分别构成复合材料后,两者之间存在协同效应.     

非晶Ni-Al阻挡层对快速退火制备的硅基Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构及物性影响的研究

应用非晶Ni-Al薄膜作为扩散阻挡层,采用磁控溅射法和溶胶-凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上制备了Pt/Ni-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ni-Al/Pt电容器结构,研究了在650～800 ℃温度范围内快速退火(RTA)工艺对电容器结构和物理性能的影响.结果表明:在外加电场为-100 kV/cm时,700 ℃和750 ℃退火样品的介电常数达到最大,分别为150和170.非晶Ni-Al薄膜的应用可以有效地降低BST薄膜的漏电流密度.650 ℃退火样品在整个测试电场范围内满足欧姆导电机制;700 ℃、750 ℃和800 ℃退火样品分别在电压低于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足欧姆导电机制,在电压高于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足普尔-弗兰克导电机制.     

Positron Lifetime and Defects in Y-doped (Ba0.6Sr0.4)TiO3 Ceramics

The positron lifetime spectra in Y-doped (Ba_0.6Sr_0.4)TiO₃ ceramics have been measured at room temperature for Y contents of 0–0.8 at. %. It was found from the experiments that with increasing Y content, the variation of the positron lifetime parameters is nonmonotonic, and the Y content corresponding to the knee is about 0.7 at. %, which is much larger than the La content corresponding to the knee in the La-doped BaTiO₂ (TANG 1994a). The experimental results show that the Y ions substitute predominantly for Sr ions, and this substitution induces a large number of Sr vacancies; when the Y content increases to about 0.7 at. %, the Y ions begin to substitute for Ba ions, and then the associated defects (2 Y_BaV“_SrSr) and (2 Y_SrV”_BaBa) form gradually.     

Synthesis and Crystal Structure of a New Iodate (Pb0.6Ba0.4)(Pb0.4Ba0.6)[IO3]4 Analogous to Sr[IO3]2

Crystallography Reports - Crystals of a new triclinic iodate with the formula (Pb0.6Ba0.4)(Pb0.4Ba0.6)[IO3]4 (sp. gr. P$$\bar {1}$$) were prepared by hydrothermal synthesis. These crystals are...     

Mn掺杂Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd0.4TiO3微波介质陶瓷介电性能的研究

采用传统固相法制备了MnO2掺杂Ca0.16Sr0.04Li04Nd04TiO3微波介质陶瓷,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、网络矢量分析仪和精密阻抗分析仪对微波陶瓷的物相结构、表面形貌、介电性能和电学微结构进行了分析.结果表明掺杂MnO2部分进入Ca0.16Sr0.04Li0.4Nd04TiO3陶瓷晶格Ti4位中并导致衍射主峰衍射角向高角度轻微偏移,所得陶瓷晶粒大小约5 μm.随着MnO2含量的增加,观察到显著的Mn-Li氧化物杂相,过高的MnO2掺杂使得Ca0.16Sr0.04Li04Nd04TiO3陶瓷晶粒的主要生长方向由(200)变为(220).MnO2含量的增加使得陶瓷介电常数εr从140降至122,品质因子Qf从1450显著升至1960 GHz,谐振温度系数Τf较为稳定且均为40 ppm/℃左右.陶瓷内部由Li+陶瓷表面电学阻抗、晶界阻抗、晶壳和晶核形成的晶粒阻抗构成,其中晶界的电阻贡献主要来自于Li+挥发或析出形成的阳离子空位电导;晶壳和晶核电阻为电子-空穴与氧空位相互耦合形成的电导.微波陶瓷的介质损耗主要来自于晶粒区域晶核的高度半导化各构成电学微结构部件载流子束缚能力大小与活化能规律趋于一致.     

Dielectric,ferroelectric and piezoelectric properties of 100-oriented Pb0.4Sr0.6TiO3 thin film sputtered on LaNiO3 electrode

Pb_0.4Sr_0.6TiO₃/LaNiO₃ (PST/LNO) thin film with a perfect (100) orientation was deposited on SiO₂/Si substrate by magnetron sputtering method. Both Pt and LNO top electrodes have been prepared on this film to investigate the electrical properties. The dielectric constant and piezoelectric coefficient significantly increase while the average coercive field is strongly lowered when LNO is used as the top electrode. A large tunability of 77% (@300 kV/cm) and low loss factor of 2.85% were obtained. Also, a maximum and remnant piezoelectric coefficients (d_33max.eff. and d_33rem.eff.) values of 90 pm/V and 47 pm/V were observed. These measured properties indicate that the PST thin film is a multi-functional material, which is a promising candidate for piezoelectric applications and for tunability devices.     

稀土离子对0.6Ca0.6La0.267TiO3-0.4Ca(Mg1/3Nb2/3)O3陶瓷微观组织结构及微波介电性能的影响

采用固相合成方法制备钙钛矿结构的0.6Ca06La0.267TiO3-0.4Ca(Mg1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷,研究了La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+掺杂对0.6CLT-0.4CMN体系微观组织结构和介电性能的影响.研究结果表明:稀土离子的掺杂,在0.6CLT-0.4CMN体系优良介电性能基础上有积极的改善效果,不同程度稀土离子掺杂对该体系的晶粒尺寸、气孔率等微观组织结构也有不同的影响.La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+6掺杂完全固溶到0.6CLT-0.4CMN陶瓷相中,并没有改变陶瓷主晶相,但会在一定程度上发生晶面衍射峰偏移.适量掺杂Ln3可以有效促进0.6CLT-0.4CMN陶瓷的致密化,提高0.6CLT-0.4CMN体系陶瓷的微波介电性能.La3+、Nd3+、Sm3+、Ce4+掺杂可以有效提高Q ×f值,并在一定程度上降低谐振频率温度系数.其中,掺杂0.75mol; Nd3+的0.6CLT-0.4CMN体系微波介电性能最佳(εr=66.7,Q×f=13037 GHz,rf=22.59 ppm/℃)