La_(1-x)Sr_xMnO_3电极的制备及其对Ba_(1-x)Sr_xTiO_3薄膜介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在Si(100)基底上制备了La_(1-x)Sr_xMnO_3电极材料.采用XRD、SEM对材料的晶体结构、表面形貌、薄膜厚度进行了表征,研究了退火温度对薄膜结构及电阻率的影响,以及介电常数与介电损耗随频率变化的关系.结果表明:在x=0.5,退火温度为800 ℃时,La_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3薄膜的电阻率为1.2×10~(-2) Ω·cm.La_(0.5)Sr_(0.5)MnO_3薄膜与Ba_(1-x)Sr_xTiO_3匹配性较好,实现了BST薄膜的外延生长,其介电性能比在Pt上制备的Ba_(1-x)Sr_xTiO_3得到了明显的改善.     

(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的微波介电性能研究

通过传统的固相反应法制备了(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷,系统地研究了LaAlO3含量的变化对陶瓷的晶体结构、微观结构和微波介电性能的影响.结果表明,LaAlO3含量的增加导致(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的晶格结构发生畸变,使得陶瓷的介电常数下降、Q·f值增加,并使其谐振频率温度系数向负值处发生偏移.LaAlO3的含量为x=0.33时,(1-x)CaTiO3-xLaAlO3陶瓷的烧结温度为1460℃,展示了良好的微波介电性能:εr=45.3、Q·f=36218 GHz、τf=-0.5 ppm/℃.     

(Nb2O5)1-x(TiO2)x陶瓷的制备及其介电性能的研究

我们采用传统固态反应方法烧结制备(Nb2O5)1-x(TiO2)x陶瓷,给出了掺杂量x从0.01到0.13陶瓷的介电性能.在本工艺条件下,所有样品的介电系数均大于120.当样品中TiO2的掺杂量为5mol;时,陶瓷的介电性能最佳:介电系数和损耗分别为217和0.078.XRD测试实验给出,当x≤0.05时,陶瓷的主要相结构为Nb2O5;当x≥0.07时,主相为TiNb24O62.     

(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)。     

拓扑化学法制备棒状(KxNa1-x)NbO3粉体

以Na2CO3、K2CO3、Nb2O5和KCl为原料,采用拓扑化学反应法合成出一维方向生长钙钛矿结构的棒状KxNa1-x NbO3 (KNN)粉体.首先采用熔盐法合成出棒状的前驱体K2Nb8O21晶体,系统研究了Nb2O5与KCl的起始质量比、合成温度对kNb8O21晶体显微结构和形貌的影响,研究发现当Nb2O5与KCl的质量比为3/8,850℃下保温3h可以获得长度为80～100 μm,直径为3～8 μm的棒状K2Nb8O21晶体,且晶体沿[100]方向生长;然后以棒状的前驱体K2Nb8O21为模板晶粒,采用拓扑化学反应法制备出棒状KNN晶体,研究了Na2 CO3的添加量、烧成温度和保温时间对棒状KNN晶体显微结构和形貌的影响.结果表明:添加过量10wt;的Na2CO3,在900℃下保温3h可以获得沿[001]方向生长的棒状KNN晶体,其中K/Na =47.31/52.69,接近1/1,其长度和宽度分别为30 ～ 50 μm和2～6 μm.     

La掺杂BaTiO3材料的制备和电性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂BaTiO3(LBT)材料,通过对其进行X射线衍射、扫描电子显微镜及电导率的研究来讨论La掺杂含量对BaTiO3材料的电性能的影响.结果表明:900℃煅烧LaxBa1-xTiO3(x=0～0.4)粉末能获得单一的钙钛矿结构;La掺杂能明显提高BaTiO3的电导率,当x=0.2时,La02Ba08TiO3(LBT20)材料与Gd掺杂氧化铈Ce0.8Gd0.2O1.9电解质材料具有良好的化学相容性;且LBT20的电导率最大,在800℃还原条件下的电导率大约为0.15 S/cm,是在相同条件下测得的BaTiO3电导率的4倍多,表明LBT20可以作为一种潜在的直接在碳氢燃料下工作的中温固体氧化物燃料电池的阳极材料,但是它的电导率还需进一步提高.     

电解液浓度对BaxSr(1-x)TiO3微弧氧化膜微观结构及介电性能的影响

用Ba(OH)2·8H2O和Sr(OH)2·8H2O配制电解液,工艺参数分别设置为电流密度20 A/dm2、电流频率100Hz、反应时间20 min及占空比85;,采用微弧氧化法在工业纯Ti板(99.5;)表面原位生长BaxSr(1-x)TiO3薄膜.分析了相同Ba2+ /Sr+比条件下,电解液浓度对薄膜物相、表面形貌及薄膜厚度的影响.结果表明:所得薄膜均主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成;Ba2+和Sr2+各为0.2 mol/L时所得薄膜的表面平整度及致密性最好,表面粗糙度值最小,并检测了该薄膜在不同频率下的介电常数和介电损耗,发现两者均随频率的增加而减小;薄膜厚度随电解液浓度的增加而增加.     

凝胶浇注法制备中温固体氧化物燃料电池Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)多孔阴极材料的研究

以碳酸盐和氧化物为原料,通过凝胶浇注法制得了Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(SSCF, x=0～1.0)粉体,对不同温度煅烧所得粉体的相组成和微观形貌进行了测定.制备的Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)粉体模压成形后烧结得到SSCF烧结体.测定了烧结体的密度和孔隙率并对烧结体的微观结构进行了观测,用直流四端子法测定了烧结样品的电导率并对其热膨胀系数及电化学性能等进行了测定.结果表明:干凝胶在1000 ℃煅烧可以得到粒度均匀细小的SSCF粉体,其晶体结构随Fe含量发生变化;一定温度烧结的Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)材料具有多孔结构,随烧结温度的增加,烧结体的密度增大,孔隙率减小;Fe的掺杂降低了Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)材料的热膨胀系数,Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.2)Fe_(0.8)O_(3-δ)材料在800 ℃时的热膨胀系数为16.4×10~(-6) K~(-1);SSCF材料的电导率随Fe含量的增加而减小,但在500～800 ℃,其电导率均大于100 S·cm~(-1).此外,Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Fe_xO_(3-δ)材料均表现出良好的催化活性.     

(BixNa1-x)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的结构和电学性能研究

通过固相反应法制备了(BixNa1-x)0.94Ba0.06TiO3(x=0.5,0.505,0.51,0.515)陶瓷,研究了Bi3+含量对陶瓷样品结构和性能的影响.结果表明,Bi3+含量的变化并不影响陶瓷样品的相结构,所有样品均为纯的钙钛矿结构.当x=0.515时,样品具有更细小的晶粒尺寸.Bi3+含量的变化对样品的压电性和铁电性影响很大,随着Bi3+含量的增加,陶瓷样品的压电和铁电性逐渐减小;当x=0.515时,压电和铁电性消失,铁电陶瓷转变为反铁电陶瓷.     

溶胶-凝胶法制备Y_(3-x)Ce_xAl_5O_(12)纳米粉体的研究

以Y(NO3)3.6H2O、Ce(NO3)3.6H2O、Al(NO3)3.9H2O、柠檬酸为主要原料,以聚乙二醇作为分散剂,采用溶胶-凝胶法合成了纳米级YAG∶Ce3+粉体。研究了煅烧温度、溶液中金属离子浓度、溶液pH值及Ce3+掺杂量等因素对制备纳米YAG∶Ce3+粉体的颗粒尺寸、颗粒形貌、物相的影响。结果表明:当溶液pH为=4.0、金属离子浓度为0.50 mol/L、煅烧温度为1000℃时,可以制备出具有良好的分散性,平均粒径在30 nm的粉体。     

(1-x)ZnO-xMgO-TiO_2-SnO_2(x=0.1~0.2)高频介电陶瓷的制备、结构与介电性能

采用氧化物固相烧结法制备了不同摩尔比的(Zn_(1-x)Mg_x)(Ti_(0.8)Sn_(0.2))O_3(x=0.1~0.2)高频介电陶瓷,研究了陶瓷的微观结构和介电性能。结果表明:烧结温度超过1000℃时,陶瓷中均形成了立方尖晶石结构的固溶相(Zn,Mg)2(Ti,Sn)O4。当烧结温度为1100℃时的陶瓷致密程度最高;当烧结温度为1200℃且x=0.15时,在10 MHz测试频率下获得了陶瓷的最佳介电性能,其介电常数ε=28.65,介电损耗tanδ=1.02×10-3,满足高频介电陶瓷的使用要求。     

硅基(001)取向Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr,Ti)O3薄膜的制备及其铁电性能研究

采用磁控溅射法在LaNiO3/Si衬底上制备了6;Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-94; Pb(Zr0.52 Ti0.48) O3 (PMnN-PZT)铁电薄膜,对其微结构和铁电特性进行了研究.结果表明,该铁电薄膜呈(001)高度择优取向,取向度高达98;.经过1010次铁电循环测试,铁电薄膜无疲劳现象;在104 s时间内,薄膜的铁电保持和印记特性稳定,无明显退化.该结果说明LaNiO3氧化物电极会降低PMnN-PZT薄膜的氧空位浓度,有效地缓解了电荷注入的问题,因此改善了PMnN-PZT薄膜的铁电性能.     

(1-4x)NBT-3xKBT-xBT系压电陶瓷电性能研究

采用传统固相法制备了(1-4x)NBT-3xKBT-xBT(x=0.020～0.035)体系压电陶瓷.采用XRD分析发现该体系陶瓷都能形成单一的钙钛矿型固溶体,并在0.025≤x≤0.032范围内具有三方和四方共存结构,为该体系的准同型相界.当x=0.028时,d33=162 pC/N,Qm=203.29,kp=0.234.电滞回线分析表明,(1-4x)NBT-3xKBT-xBT体系陶瓷随着KBT和BT含量的增加具有从铁电体向反铁电体转变的趋势.     

新型稀土发光材料Sr_(3-x)MgSi_3O_(10)∶Tb_x~(3+)的合成及性质

采用凝胶-燃烧法,在活性炭弱还原气氛下合成了新型荧光粉Sr3-xMgSi3O10∶Tb3x+,通过热分析仪、红外光谱、X射线粉末衍射、X射线能量色散谱仪及荧光分光光度计等对产物的形成过程、结构、组成及发光性质进行了分析和表征。结果表明:干凝胶起火燃烧得前驱物,经900℃还原热处理即可得目标产物,其晶体结构与Sr2MgSi2O7相似,同属四方晶系。Sr3-xMgSi3O10∶Tb3x+的激发光谱为一位于200～300nm的宽带,主激发峰在249nm左右;发射光谱由491nm,544nm,586nm,624nm等一系列窄带发射峰组成,归属于Tb3+的5D4到7FJ(J=6,5,4,3)的跃迁。主发射峰位于544nm,对应于Tb3+的5D4→7F5的能级跃迁,导致一种黄绿光发射。研究发现:还原温度及Tb3+掺杂浓度对发光强度有着重要的影响,并对浓度猝灭机制进行了探讨。     

提拉法生长KTa_(1-x)Nb_xO_3晶体的组分均匀性研究

本文报道了使用提拉法在KNbO3-KTaO3固熔体体系中生长立方相KTa1-xNbxO3(KTN)晶体的工艺。从理论上分析了影响KTN晶体均匀性的主要原因为熔体组分和生长温度,并根据KNbO3-KTaO3固溶体相图分析了晶体组分变动和生长温度的定量关系;对相同组分熔体体系中生长出的不同尺寸KTa0.64Nb0.36O3晶体的均匀性测试表明,采用大坩埚生长小晶体的工艺方法可有效改善KTN晶体的均匀性。     

xPMnS-(1-x)PZN陶瓷极化特性研究

本文研究了xPMnS-(1-x)PZN四元系压电陶瓷的极化性能、谐振频率附近的介电性能及谐振频率温度稳定性.结果表明,xPMnS-(1-x)PZN陶瓷中以取向极化为主,具有很好的谐振频率温度稳定性.组成为x=0.6时,xPMnS-(1-x)PZN陶瓷具有最好的综合压电性能,可用于在谐振频率附近应用的水声换能器.     

Ba1-x(Na0.5Bi0.5)xZr0.1Ti0.9O3陶瓷的制备及性能研究

采用固相法制备Ba1-x(Na0.5Bi0.5)xZr01Ti0.O3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷,并研究Bi、Na共同掺杂对BaZr01Ti0.9O3陶瓷结构、相组成、介电和铁电性能的影响.研究表明,Bi、Na共掺杂可以降低BaZr01Ti0.9O3陶瓷的烧结温度,并且在现有的掺杂水平下,所得陶瓷均为单一钙钛矿结构.陶瓷的相对介电常数在x=0.05时,由未掺杂的800增至最大值1700左右.陶瓷的介电损耗随Bi、Na掺杂量的增加,呈增加趋势.铁电性研究表明,随Bi、Na掺杂量的增加,存在漏电流增大的趋势,使得铁电性恶化,当含量超过0.1后呈现非铁电性.由以上可知,掺杂少量的Bi、Na,可以在一定程度上提高BaZr0.1Ti0.9O3陶瓷的介电性.     

Ti3(ZnxAl1-x)C2固溶体热学、电学和力学性质的理论研究

采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法, 通过投影缀加波(PAW)和广义梯度近似(GGA)系统地研究了Ti₃(Zn_xAl_1-x)C₂的结构、能量、声子性质、电子性质和弹性性质。对MAX相Ti₃AlC₂晶体中A位置的Al元素用Zn元素进行替换掺杂,构建出Ti₃(Zn_xAl_1-x)C₂(x=0,0.25,0.5,0.75,1)固溶体结构模型。计算分析表明:在所研究的掺杂浓度范围内Ti₃(Zn_xAl_1-x)C₂均是热力学、动力学和力学稳定的脆性材料;此外,Ti₃(Zn_xAl_1-x)C₂(x=0,0.25,0.5,0.75,1)均呈现金属性,在费米能级处的电子态密度主要贡献来自Ti-3d态,同时具有离子键、共价键和金属键的综合性质。随着Zn原子掺杂浓度的增加,在一定程度上其导电性和塑性均增强。     

Pb(Zn,Nb)O3-(Pb(Zn,Ti)O3)1-x(LaySr1-y MnO3)x 固溶体系磁电特性研究

采用常规陶瓷制备工艺制备了xLaySr(1-y)MnO3+(1-x) [0.2PbZn0.5Yb0.5O3-0.8Pb0.33Zr0.67TiO3](x=0.025、0.05、0.075、0.1、0.15、0.2,y=0.7、0.9)三元体系陶瓷,系统研究了不同成分LSMO掺杂对FZN-PZT磁学及电学性能影响.结果表明,掺入不同比例的LSMO均溶解入PZN-FZT晶格,导致PZN-PZT峰位偏移;随着LSMO掺杂量的提高,陶瓷的矫顽场E及剩余极化强度Pr降低;原本分别呈现铁磁性和反铁磁性的LyS(1-y) MO3(y=0.7、0.9)磁性消失;随着LMSO掺杂量的提高,晶粒尺寸变大.     

合成方式对(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3-xBi_4Ti_3O_(12)陶瓷性能影响的研究

采用固相法制备了Bi4Ti3O12(BIT)与La2O3共掺杂的(1-x)Ba0.998La0.002TiO3-xBi4Ti3O12(0.001≤x≤0.03)系统陶瓷,研究了不同合成工艺(一步合成法:BIT与La2O3直接掺杂到BaTiO3陶瓷中;两步合成法:先将La2O3和BaTiO3预合成Ba0.998La0.002TiO3陶瓷,再将BIT掺杂到Ba0.998La0.002TiO3陶瓷中)对(1-x)Ba0.998La0.002TiO3-xBi4Ti3O12陶瓷显微结构、居里温度Tc及电性能的影响。结果表明:BIT对两种方式合成的(1-x)Ba0.998La0.002TiO3-xBi4Ti3O12陶瓷的晶粒长大均有抑制作用,而随着BIT加入量的增加晶粒又逐渐长大;一步合成法制备的(1-x)Ba0.998La0.002TiO3-xBi4Ti3O12陶瓷存在晶粒异常长大,而两步合成法制备的BLIT陶瓷晶粒较小;一步合成法对(1-x)Ba0.998La0.002TiO3-xBi4Ti3O12陶瓷的居里温度没有影响,而两步合成法制备的(1-x)Ba0.998La0.002TiO3-xBi4Ti3O12陶瓷居里温度提高到约150℃。