无粘结剂BaTiO3陶瓷烧结行为及介电性能研究

以微波水热法制备的BaTiO3纳米粉体为原料,在不使用任何粘结剂的情况下,对由不同起始粒度组成的坯体进行微波烧结制备BaTiO3陶瓷.利用SEM和LCR阻抗分析仪研究了不同起始粒度对于BaTiO3陶瓷烧结行为、微观形貌及介电性能的影响.结果表明:随着起始粒度的减小,BaTiO3陶瓷的烧结温度降低,晶粒尺寸减小,其介电常数也相应增大、居里峰向低温方向移动.不添加粘结剂,对BaTiO3陶瓷的成型性能影响不大.起始粒度为75～ 48 μm的无粘结剂BaTiO3坯体经过烧结后,相对密度为96.5;,室温最大介电常数达到6968.     

基于第一性原理的BaTiO3陶瓷临界尺寸的研究

采用WIEN2K软件,基于第一性原理对具有不同晶格常数的BaTiO3晶胞结构的特性进行了模拟分析.计算了不同晶胞结构中的电荷密度分布,分析了体积与能量的关系对晶胞结构稳定性的影响.结合试验结果探讨了尺寸效应对瓷体铁电性的影响,找到了晶胞能量最低的状态以及电子轨道杂化最显著的晶胞尺寸.从而确定了晶胞铁电性存在的晶粒的临界尺寸为10～ 15 nm.     

环境温度和湿度对96-Al2O3陶瓷电阻率的影响

采用无压烧结技术,以0.25wt;CaO、1wt;MgO、2.75wt;SiO2为添加剂,在1500 ℃、1550 ℃、1600 ℃下烧结制备了Al2O3陶瓷,分别在150~400 ℃温度范围内和40;~100;的相对湿度环境下,对Al2O3陶瓷的直流电阻率进行检测.样品的相组成和显微结构通过X-ray衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征.结果表明,环境温度由150 ℃上升到400 ℃,样品的直流电阻率降低了约2~2.5个数量级;环境相对湿度从40;上升到100;,样品的直流电阻下降了约3~4个数量级.在相同测试条件下,1500 ℃烧结的Al2O3陶瓷样品由于小的晶粒尺寸和高的孔隙率,从而导致其具有更高的电阻率.     

四方相区NBT-KBT无铅铁电介电弛豫与铁电相变研究

本文研究了具有四方结构的(Na1-xKx)0.5Bi0.5TiO3体系中x＝0.22,0.26和0.30陶瓷材料不同温度下的电滞回线,结合变温XRD和介电温谱分析,发现该体系四方结构的组成为反铁电体,但紧靠准同型相界的四方结构由于场诱导下引起的反铁电-铁电相变,表现出铁电体特性,材料在升温过程中由于反铁电宏畴向微畴的转变导致了介电峰的产生,且在介电温谱上表现出强烈的介电常数-频率依赖性,为弛豫铁电体特征.     

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.     

固相法合成BaTiO3粉体的水热改性研究

以固相法合成的BaTiO3粉体为前驱物,研究了4种不同水热条件处理后粉体的化学组成、颗粒形貌以及粒度分布的变化.结果表明:加水和加醇两种热处理后,粉体粒径变小,粒度分布范围变宽.经过加碱加盐和加酸加碱加盐处理后的粉体平均粒径增大,而粒度分布范围变窄.通过SEM观察发现,用不同配料方式的水热条件对BaTiO3进行水热处理后,粉体颗粒形貌变得圆整,实现了高温高压下的"整形"作用.     

BiVO4晶体的坩埚下降法生长与性能研究

采用坩埚下降法成功生长出厘米尺寸的单斜相BiVO4晶体并利用X射线衍射仪、偏振光显微镜、接触角测量仪和静电计对其结晶形态、表面畴结构、接触角随光照时间的变化以及电阻率随温度的变化行为进行了研究.发现BiVO4晶体接触角随光照时间呈现先减小后增大的变化规律,同时电阻率随温度升高呈现先增大后减小的正温度系数效应.     

Y、V共掺杂CaBi4Ti4O15陶瓷的结构及电性能研究

采用固相烧结法制备了Y、V共掺杂的CaBi4Ti4O15陶瓷(简称CYBTV).Y、V共掺杂有利于陶瓷晶粒沿c轴方向生长,提高瓷体致密度.测量和分析了不同频率下CYBTV陶瓷的交流电导率σ.c和直流电导率σdc随温度(300～ 1150 K)的变化以及陶瓷的复阻抗谱.σac在不同温区表现出不同程度的频率和温度相关性:在低温区,σac随着频率的升高而增大;在高温区,σac随着温度的升高而增大.CBT基材料的复阻抗响应主要与晶粒电阻电容有关,Y、V共掺杂后,陶瓷的晶粒电阻率显著增大,从而导致材料电阻率的提高.     

纳米Ge薄膜的制备及光致发光特性研究

采用直流磁控溅射技术在不同生长温度制备了一系列的Ge薄膜.应用拉曼散射、X射线衍射、光致发光等技术表征薄膜的结构.结果表明:Ge薄膜的结晶温度约为380℃,并且随着生长温度的升高,Ge的结晶性变好,晶粒长大;对不同尺寸Ge薄膜的光致发光研究表明:随着纳米Ge晶粒尺寸的减小,光致发光峰的相对强度逐渐增强,且发光峰位发生蓝移.用有效质量近似模型讨论了量子尺寸效应和介电限域效应对纳米Ge颗粒发光特性的影响.     

类铁基超导材料BaMn2Bi2电输运性质的各向异性

层状过渡金属化合物BaMn2Bi2与“122”型铁基超导材料BaFe2As2具有十分相似的特征,不仅具有相同的四方ThCr2Si2晶体结构,而且都是反铁磁基态.我们采用助溶剂法制备了BaMn2Bi2的高质量大尺寸单晶样品,通过X射线衍射、能谱分析系统、综合物性测量系统表征了该单晶样品的晶体结构、化学成分和电输运性质,并对其电输运性质的各向异性进行了系统的研究.研究发现:零磁场下BaMn2Bi2的面内电阻率和面间电阻率从300 K到100 K随温度下降而下降,表现出坏金属行为;但是100 K以下随温度下降而上升,表现出半导体行为,其激发能约为2.5～3 meV.施加9T磁场后,100 K以上两个方向的磁阻仅为5;左右,而100 K以下两个方向磁阻都逐渐下降,直到1.8K达到-18;左右.无论是否施加磁场,BaMn2Bi2的面内电阻率和面间电阻率都没有表现出明显的各向异性.     

Microstructure investigation of equal channel angular pressed aluminium by X‐ray diffraction and scanning electron microscopy

In the present work, investigations on the microstructure of a commercial purity 1100 aluminum that had been subjected to moderate to strong deformation (strains of 1 to 4) by equal channel angular pressing (ECAP) were carried out using X‐ray diffraction (XRD) and scanning electron microcopy (SEM). A significant grain refinement and development of heterogeneous microstructure after ECAP were observed. High precision XRD and SEM investigations provided useful results on the dissolution of coherent iron rich precipitates, previously formed in the aluminium matrix, by ECAP deformation process. (© 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

离子掺杂对纳米二氧化钛粒径的影响

本研究以工业钛液和尿素为基本原料,采用普通均匀沉淀法制备出单分散的锐钛矿型的球形纳米TiO2,研究了La3+、Fe3+、Co2+、Al3+四种离子不同掺杂量对纳米TiO2粒子粒径的影响,并对其机理进行了分析.研究结果表明,离子掺杂可以显著细化纳米TiO2的粒径,且掺杂后的TiO2仍为锐钛矿型.没有发现掺杂离子的特征峰,可以认为离子掺杂属于替位掺杂.     

纳米软磁粉体烧结过程中的晶粒生长动力学研究进展

本文综述了纳米软磁粉体的烧结过程, 并与传统材料烧结过程进行了对比,分析了烧结过程中晶体表面扩散、晶界迁移机理, 分别从晶粒生长与微孔大小、界面扩散、致密化速率以及烧结温度等关系,总结了烧结过程中形成的动力学模型. 最后通过对这些模型的描述, 提出了作者的研究方向, 并对其发展态势进行了展望.     

基于电沉积技术的纳米晶材料晶粒细化工艺研究

纳米晶材料电沉积工艺是在传统电沉积工艺的基础上,通过控制适当的工艺条件,最终获得具有各种性能的纳米晶电沉积层的过程.研究表明,由电沉积工艺制备的纳米晶材料,晶粒细小且组织均匀,具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化等特殊性能.本文分析了在电沉积过程中纳米晶形成的机理,探讨了工艺参数、复合电沉积和脉冲电沉积、有机添加剂以及采用其它工艺措施对晶粒细化过程的影响.介绍了电沉积纳米晶材料的各种性能及应用.     

陶瓷材料烧结过程晶粒生长的元胞自动机模拟

基于晶界能和晶界曲率的晶粒生长驱动力理论,建立了二相晶粒生长的元胞自动机模型,对二相陶瓷材料烧结过程晶粒的生长情况进行了模拟.结果表明,模拟过程稳定且重复性好,模拟结果与制备的Al2O3/TiN复相陶瓷材料微观形貌组织吻合3建立的元胞自动机模型,适用于陶瓷材料烧结过程晶粒生长情况的模拟.     

Electrical and magnetotransport properties of La0.7Sr0.3MnO3/TiO2 composites

The composite samples with nominal compositions of (1‐x) La_0.7Sr_0.3MnO₃ + x TiO₂ (x = 0, 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20) were synthesized via solid state reaction process. The X‐ray diffraction and scanning electronic microscopy observations reveal no reaction between La_0.7Sr_0.3MnO₃ (LSMO) and TiO₂ phases. Temperature dependence resistivity measurements show that TiO₂ phase shifts the metal‐insulator transition temperature (T_p) towards lower temperature and increases the resistivity. Moreover, the magnetization of the composite samples decreases with TiO₂ content. An enhancement in magnetoresistance is observed in the composite samples with x = 0.05 and x = 0.10 at low magnetic fields, which is encouraging for potential application of magnetoresistive materials at low field. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Stochastic modeling of columnar dendritic grain growth in weld pool of Al‐Cu alloy

A multi‐scale model is used to simulate columnar dendritic growth in TIG (tungsten inert‐gas) weld molten pool of Al‐Cu alloy. The grain morphologies at the edge of the weld pool are studied. The simulated results indicate that the average primary dendrite spacing changes during the solidification process in the weld pool because of the complicated thermal field, solute diffusion field and competitive growth. And it is shown that the secondary dendrite arms grow insufficiently in the space between dendrite trunks if the primary dendrite spacing is small. And the phenomenon has been explained by analyzing the influence of the solute accumulation on the constitutional undercooling and undercooling gradient when there are two different opposite solute diffusion fields. (© 2009 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

对柱状多晶硅薄膜的制备研究

在多晶硅薄膜(Poly-Si)生长理论的基础上,用等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)系统,配合快速光热退火装置(RTP),在玻璃衬底和石英衬底上制备了柱状结构的多晶硅薄膜.借助于扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对薄膜的表面形貌和断面形貌进行了分析.结果发现:(1)柱晶的形成对薄膜的厚度有一定要求,而且薄膜越厚,柱晶直径越容易长得更大.本实验中,薄膜厚度达到2.5μm左右时,柱晶直径达到了1.5μm以上;(2)再结晶过程是从靠近光源的薄膜表面开始进而到薄膜内部的.再次说明RTP中再结晶的发生,与光和物质的相互作用密切相关.     

基于PECVD制备多晶硅薄膜研究

基于PECVD以高纯SiH4为气源研究制备多晶硅薄膜,在衬底温度550℃、射频(13.56MHz)电源功率为20W直接沉积获得多晶硅薄膜.采用X射线衍射仪(XRD) 和场发射扫描电子显微镜(SEM) 对多个样品薄膜的结晶情况及形貌进行分析,薄膜结晶粒取向均为<111>、<220>、<311>晶向.对550℃沉积态薄膜在900℃、1100℃时进行高温退火处理,硅衍射峰明显加强.结果表明,退火温度越高,退火时间越长,得到多晶硅薄膜表面晶粒趋于平坦,择优取向为<111>晶向,晶粒也相对增大.     

SiCl4浓度对微晶硅薄膜生长及光电特性的影响

研究了SiCl4浓度对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统中以SiCl4/H2为反应气体的微晶硅薄膜生长及光电特性的影响.结果表明,微晶硅薄膜的沉积速率和晶化率均随SiCl4浓度的增加而增大,而晶粒平均尺寸在SiCl4浓度小于65;时呈增大趋势,在SiCl4浓度大于65;时呈减小趋势;此外,光照实验表明制备的微晶硅薄膜具有较稳定的微观结构,具有类稳恒光电导效应,且样品的电导率依赖于SiCl4浓度的变化.此外,还讨论了Cl基基团在微晶硅薄膜生长过程中所起的作用.