化学溶液分解法制备Sm0.5Bi3.5Ti3O12铁电薄膜

采用化学溶液分解法(CSD)在Si衬底上制备了Sm0.5Bi3.5Ti3O12 (SmBT0.5)薄膜.用X射线衍射技术分析了薄膜的结构和结晶性,用原子力显微镜描述了薄膜的表面形貌;并研究了薄膜的存储性以及介电性能.结果表明,在700℃下退火1h得到了结晶性较好,表面致密的多晶薄膜.该薄膜显示了良好铁电和介电性能.     

β-Ga2O3体单晶X射线光电子能谱分析

通过对导模法制备的非故意掺杂、Si掺杂β-Ga2 O3晶体和Si掺杂后退火处理的β-Ga2 O3晶体进行了X射线光电子能谱分析(XPS),对比分析不同样品的Ga3d、Ga2p、O1s特征峰位和峰强度变化,并结合文献报道中β-Ga2O3薄膜及单晶材料的报道结果,进一步确认β-Ga2 O3体单晶特征峰峰值.同时,通过对各峰强度的变化进行对比分析,对次峰产生的原因进行推测,获得Si掺杂及退火对晶体表面及晶体内部个特征峰的变化规律.     

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.     

SiCN薄膜在Si衬底上的沉积

本文采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统,在单晶Si衬底上制备出了SiCN薄膜.所采用的源气体为高纯CH4和N2,而Si源来自于Si衬底、SiH4和Si棒.用场发射扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射谱(XRD)对样品进行了表征与分析.结果表明,外加Si源、高的衬底温度、高流量N2有助于提高样品的成膜质量.所得到SiCN样品是新型的六方结构三元化合物.     

溶胶-凝胶法制备PbZr0.52Ti0.48O3铁电薄膜及其光伏特性的研究

使用溶胶-凝胶法在石英玻璃基片上制备了PZT铁电薄膜,通过控制热处理工艺,制备出致密且均匀的PZT铁电薄膜.通过获得高的剩余极化强度,提高PZT膜层的内建电场,从而提高PZT铁电薄膜的光电转化效率.经过500℃高温热处理1h后不仅提高了PZT的结晶度,同时提高了PZT的致密度,PZT薄膜经过电场的极化,可以获得剩余极化强度为17 μc/cm2.紫外光照射下的光电流稳定.     

溶胶-凝胶法制备Bi4Si3O12薄膜的工艺参数影响研究

采用溶胶-凝胶法结合旋涂工艺,在石英玻璃衬底上制备了Bi4Si3O12 (BSO)多晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光光谱仪和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计表征了薄膜的物相结构、微观形貌及其光学性质,系统研究了制备过程中的溶胶组成和热处理工艺参数对薄膜性能的影响.结果表明,前驱体溶胶经750℃热处理6h可得到单相的BSO薄膜;预热处理可显著改善薄膜的形貌,降低冷却速率可明显减少薄膜裂纹,增强薄膜发光强度;在溶胶中加入乙二醇乙醚可显著提高薄膜的表面平整度;薄膜的透过率随着裂纹数量的减少明显提高.     

非晶金刚石薄膜的sp3键成分的XPS谱研究

把非晶金刚石薄膜的XPS C1s谱分解为中心在284.4±0.1eV 和285.2±0.1eV的两个高斯特征峰,分别对应于碳薄膜中的sp2C和sp3C.用这两个高斯特征峰的面积除以C1s谱的总面积,得出非晶金刚石薄膜中sp2C和sp3C的比例.用上述方法对sp3C比例不同的一组样品进行了分析计算,并与先前用紫外-可见光吸收光谱和拉曼光谱对同一组样品分析得出的结果进行了比较,结果表明:用XPS谱能简便而有效地定量确定非晶金刚石薄膜中sp2C和sp3C的比例,且这种方法适用于所有功能碳薄膜.     

真空蒸发法制备ZnSe薄膜的X射线光电子能谱研究

本文用真空蒸发法制备了CIS太阳能电池中做缓冲材料的ZnSe薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)对制备薄膜的表面化学状态及沉积质量进行了研究,并用氩离子溅射进行剥蚀,逐层分析薄膜的化合态随深度的变化关系.XPS分析表明,ZnSe薄膜含有Zn、Se、O、C等元素,其中O、C为样品置于空气中所致,含量随剥蚀深度的加大而逐渐降低.Zn的光电子峰为Zn2p1/2和Zn2p3/2,Zn2p3/2的电子结合能为1021.90eV,对应着Zn2+的化合态,表明薄膜中zn以形式电荷为Zn2+的化合态形式存在;Se的光电子峰为Se3d,其电子结合能为54.30eV,对应着Se2-的化合态,表明薄膜中Se以形式电荷Se2-的化合态形式存在.分别经过1min、3min、7min、11min的剥蚀后,Zn和Se的光电子峰几乎没有改变,表明沉积的ZnSe薄膜表面和内部化学状态稳定一致.     

(1-x)Bi4Ti3O12-xSrBi2Nb2O9铋层状铁电陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了(1-x)Bi4Ti3 O12-xSrBi2 Nb2 O9(BIT-SBN,x=0,0.025,0.050,0.100,0.150,0.200)铋层状无铅压电陶瓷.系统研究了SrBi2 Nb2 O9掺杂对Bi4Ti3 O12基陶瓷物相结构、微观结构以及jie电性能的影响.结果表明:所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构;当SBN掺量为0.100时,样品具有最佳的电性能:d33=21 pC/N,相对密度ρ =98.1;,机电耦合系数kp=8.26;,εr=220,介电损耗tanδ =0.29;,剩余极化强度Pr=9.128 μC/cm2,Tc=594℃.同时,SBN的引入增强了样品的抗老化性和热稳定性.     

微波辅助低温合成Bi4Ti3O12纳米晶及其性能研究

采用微波辅助低温合成了正交相铋层状结构Bi4Ti3O12 (BIT)纳米粉体.采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对粉体进行分析表征.基于电荷平衡与质量平衡理论,对络合物体系的反应平衡常数进行理论计算,确定了前驱体溶液的最佳pH值范围.然后通过改变合成工艺中溶液pH值范围、柠檬酸与硝酸根离子的配比n(CA) /n(NO3-)、热处理温度等参数,获得了BIT的优化工艺参数:溶胶pH值为6～7,柠檬酸与硝酸根离子配比为1.25:1,热处理温度为450℃,保温时间为2h时.微波辅助低温合成的粉体呈球状均匀分布,粒径在20～50 nm.相较于传统工艺,微波辅助加热处理可显著降低粉体的团聚程度和合成温度.     

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.     

Ca1-xYxBi4Ti4O15铁电材料的结构和电性能研究

采用传统的固相反应法制备铋层结构铁电陶瓷材料Ca1-xYxBi4Ti4O15+x/2(x=0～0.1)(简称CYBT),研究了钇离子掺杂对CYBT陶瓷的烧结、晶相组成、显微形貌及电性能的影响.Y3+的A位取代,可以改善CYBT陶瓷的烧结性能,提高体积密度和瓷体致密度.Y3+的引入促进晶粒沿c轴方向生长,晶粒各向异性减小,室温介电常数增加.Y掺杂后离子半径差别和A空位浓度增加所产生的晶格畸变,使陶瓷的居里温度显著升高,当掺杂量x=0.10时,Tc升高了约80℃.Y掺杂显著降低了高温损耗,掺杂量x =0.075的样品表现出最好的压电性能,压电常数d33为15 pC/N.     

Bi4Ti3O12/BiOBr复合材料的溶剂热合成及可见光催化性能

采用一步溶剂热法合成了Bi4Ti3O12/BiOBr复合光催化剂,采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径测定仪(BET)以及紫外可见漫反射光谱仪(DRS)等对样品的组成、形貌及可见光催化性能等进行了表征,讨论了合成条件对样品光催化活性的影响,探究了光催化反应过程中的活性物种及反应机理.研究结果表明,Bi、Ti、Br的投料比为10∶7∶5、乙二醇为溶剂、聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂且加入量为0.2g时,合成样品具有较高的光催化活性和较好的循环稳定性.在7 W LED灯照射140 min后,光催化剂对罗丹明B(RhB)的降解率达到85.1;.·O2-与h+在降解过程中起主要作用.     

PVDF薄膜铁电性能的调控研究

近年来,随着微机电系统(MEMS)地不断发展,对微型材料的柔性、可加工性以及电活性提出了更高的要求。PVDF作为优秀的柔性铁电材料而备受关注。为提高柔性PVDF薄膜的铁电性能,研究同时使用了三种方法:(1)在分子链中引入Tr FE;(2)在溶液体系中掺杂低浓度的BaTiO₃;(3)对薄膜使用热拉伸方法。考察了BaTiO₃掺杂浓度和热拉伸温度对铁电性能的影响。结果表明:三种方法均能有效提高PVDF的铁电性能;在三种方法的共同作用下,薄膜的剩余极化强度到达了19. 8μC/cm²。钛酸钡掺杂浓度过低会使整个体系无法形成致密结构,掺杂浓度过高会形成团簇,导致薄膜的缺陷增多,适当的掺杂浓度可以有效提高薄膜的铁电性能。此外,使用适当的拉伸温度使偶极子活动能力增强,增加铁电相的含量。通过三种方法对薄膜的铁电性进行优化,为有机柔性材料的电活性调控提供了一个可行思路。     

溶液沉积法制备Li4/3Ti5/3O4薄膜及其性质

以醋酸锂和钛酸四丁酯为原料,采用溶液沉积法制备Li4/3Ti5/3O4薄膜.采用热重技术分析Li4/3Ti5/3O4前驱体热性质;X射线衍射和扫描电子显微镜检测和分析产物的物相和形貌;恒电流充放电和电位阶跃技术测试薄膜的电化学性能和锂离子扩散系数.研究表明低温热处理得到的薄膜为非晶态,当热处理温度升高到650℃时,制备的薄膜为结晶态尖晶石 Li4/3Ti5/3O4.其中,750℃热处理1h制备的Li4/3Ti5/3O4薄膜的锂离子扩散系数在10-10～10-11cm2/s之间,薄膜的比容量为57μAh/(cm2·μm),充放电效率为98;,在100μA/cm2充放电电流密度下,经50次循环后的容量保持率为96;,薄膜具有优良的电化学性能.