择优取向MgO缓冲层上制备的硅基Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的结构和性能研究

分别采用sol-gel法和磁控溅射法在Si（001）单晶衬底上制备出（111）和（001）取向的MgO缓冲层薄膜,随后在其上生长Ba_0.7Sr_0.3TiO₃（BST30）铁电薄膜.通过X射线衍射,扫描电子显微镜,原子力显微镜等方法研究了薄膜的微结构.实验结果发现,在较厚的MgO（001）缓冲层上可长出（101）取向的BST30薄膜,而在较薄的MgO（111） 缓冲层上则表现出（101）和（111）取向相互竞争的现象,随着MgO（111）缓冲 关键词： 0.7Sr_0.3TiO₃')" href="#">Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ 铁电薄膜 择优取向 sol-gel     

溶胶-凝胶法制备的Ba0.8Sr0.2TiO3薄膜的结构及铁电性质研究

采用0.05mol/L的前驱体溶液,利用溶胶-凝胶法成功制备了室温下具有优良铁电性质的Ba_0.8Sr_0.2TiO₃ (BST)薄膜.X射线衍射分析表明,制得的BST薄膜室温下呈四方相,场发射扫描电子显微观测显示BST薄膜表面平整、致密、无裂纹出现,薄膜晶粒呈柱状结构、尺寸在150nm左右.电学测量表明制备的BST薄膜室温下具有优良的铁电性能.薄膜的剩余极化P_r约为35μC/cm²,矫顽电场E关键词：     

Ba1-xSrxTiO3及Ba0.6-xPbxSr0.4TiO3陶瓷的制备和介温特性研究

用固相反应法制备了Ba_1-xSr_xTiO₃(BST)及Ba_0.6-xPb_xSr_0.4TiO₃(BPST)陶瓷,通过XRD,FESEM和拉曼谱分析了Pb掺杂对Ba_0.6Sr_0.4TiO₃样品的晶格、相变及表面形貌的影响.测试了BST及B 关键词： BST BPST 弥散相 介温特性     

La0.3Sr0.7TiO3模板层对Pb(Zr0.5Ti0.5)O3薄膜的铁电性能增强效应的研究

通过sol-gel法在Si (111) 基片上分别制备了LaNiO₃(LNO)底电极和LaNiO₃/La_0.3Sr_0.7TiO₃ (LNO/LSTO)底电极.然后采用sol-gel 方法，在两种衬底上分别制备了Pb (Zr_0.5Ti_0.5)O₃ (PZT)铁电薄膜.XRD分析表明，两种PZT薄膜均具有钙钛矿结构，且在LNO底电极上的PZT薄膜呈(100) 择优取向，而在LNO/LSTO底电极上的PZT薄膜呈随机取向.铁电性能测试表明，相对LNO衬底上制备的PZT薄膜，在LNO/LSTO底电极上制备的PZT薄膜的剩余极化强度得到了有效的增强，同时矫顽场也增大.介电常数和漏电流的测试表明，LNO/LSTO底电极上制备的PZT薄膜具有大的介电常数和漏电流. 关键词： PZT薄膜 铁电性 漏电流 0.3Sr_0.7TiO₃')" href="#">La_0.3Sr_0.7TiO₃     

非晶钛酸锶钡薄膜的金属有机分解法制备及其光学性能

本文采用2-辛酸钡(Ba(C₈H₁₅O₂)₂)和3-甲基丁基醋酸盐(CH₃COOC₂H₄CH(CH₃)₂-)为基的特殊前驱体溶液,在硅和石英基片上低温制备Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ (BST0.7)薄膜.性能测试结果表明,厚度约为214 nm的非晶BST0.7薄膜的光学带隙能和折射率分别为4.27 eV和n=1.94.薄膜在可见光和近红外区域的消光系数远远低于多晶BST薄膜,约为10^-3数量级.激发波长为450 nm时,在室温环境下非晶BST0.7薄膜在波长520—610 nm处发出强烈的可见光,峰值为540—570 nm,而结晶态的BST0.7薄膜则无发光现象. 关键词： 钛酸锶钡 非晶薄膜 金属有机分解法 光学性能     

高调谐BST薄膜制备及介电性能研究

用改进的溶胶凝胶(sol-gel)法逐层制备钛酸锶钡(Ba_0.6Sr_0.4TiO₃, BST)薄膜,研究中间热处理(preheating,PT)对薄膜结构及介电性能的影响.X射线衍射(XRD)表明,BST薄膜主要沿(110)方向生长,对应立方钙钛矿结构,PT使晶化增强.X射线光电子能谱(XPS)表明,PT促使表面非钙钛矿结构向钙钛矿结构转变.原子力显微镜(AFM)和介电性能测试表明,随着PT频次的增加,薄膜形貌改善,表面粗糙度降低,介电调谐 关键词： 中间热处理 高调谐 溶胶凝胶法 钛酸锶钡     

溶胶-凝胶法制备(Ba0.7Sr0.3)TiO3/LaNiO3异质薄膜及其结构和介电性质研究

采用改进的溶胶-凝胶方法在单晶Si(100)衬底上制备了介电性能优异的(Ba_0.7Sr_0.3)TiO₃/LaNiO₃异质薄膜.实验发现，在750 ℃下 、O₂气氛中晶化的LaNiO₃薄膜的电阻率最小.C-V与I-V特性测量表明(Ba_0.7Sr_0.3)TiO₃薄膜具有优异的介电性能，在频率为50kHz、零偏压下的相对介电常数ε_r>300，偏压为6V时漏电流密度J_L<1.2×10^-6A/cm². 关键词： xSr_1-x)TiO_３铁电薄膜')" href="#">(Ba_xSr_1-x)TiO_３铁电薄膜 ３底电极')" href="#">LaNiO３底电极 溶胶-凝胶法     

晶粒尺寸对Ba$lt;sub$gt;0.70$lt;/sub$gt;Sr$lt;sub$gt;0.30$lt;/sub$gt;TiO$lt;sub$gt;3$lt;/sub$gt;陶瓷介电性能的影响规律及机理研究

通过制备晶粒尺寸处于0.1—10 μm之间的致密Ba_0.70Sr_0.30TiO₃陶瓷,系统研究了晶粒尺寸对居里温度T_C、铁电相介电常数ε_F、峰值介电常数ε_M的影响规律,并深入分析了其内在的影响机理.研究表明：晶粒尺寸减小时,T_C刚开始基本不变,直到晶粒尺寸小到一定程度时才开始降低,此变化规律可由Buesseum的内应力模型解释;随晶粒尺寸的增加,ε_F先增加后减小,此变化规律可由Shaikh的串并联模型来解释,主要影响因素有内应力、畴、晶界;ε_M随晶粒尺寸的增加,在晶粒尺寸较小时先增加后减小,晶粒尺寸较大时略有增加,此变化规律可由弥散相变理论和串并联模型共同解释,在晶粒尺寸较小时主要影响因素为内应力、微畴和晶界,晶粒尺寸较大时主要影响因素为晶界. 关键词： 0.70Sr_0.30TiO₃陶瓷')" href="#">Ba_0.70Sr_0.30TiO₃陶瓷 介电常数 居里温度 晶粒尺寸     

氧压对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜晶格常数的影响及BaTiO3/Ba0.6Sr0.4TiO3超晶格的制备

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,经一系列的优化实验成功地制备了BaTiO₃(BT)和Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST)单层膜.X射线衍射分析表明,在LaAlO₃(001)单晶平衬底上生长的BT和BST薄膜都是沿[001]取向的近外延生长.且随着氧压在10^-3—25 Pa范围内逐渐增大,BST薄膜的晶格常数与氧压之间近似满足Boltzmann函数关系.其次,在此优化条件下还 关键词： 超晶格 晶格常数 激光感生热电电压 脉冲激光沉积     

Ba0.5Sr0.5TiO3有序构型的第一性原理研究

采用第一性原理计算了Ba_0.5Sr_0.5TiO₃三种有序构型的晶格结构和对应的电子结构,晶格结构的详细分析结果表明BST{100}有序构型为四方相,Ti-O八面体中Ti原子和Ba-Sr平面上的O原子沿[100]方向分别偏心位移0.040 Å和0.065 Å,八面体畸变导致反平行自发极化出现,构型处于反铁电态. BST{110}构型也是四方相,并且(110)和(1 关键词： 钛酸锶钡 第一性原理 有序结构 铁电性     

钛酸锶钡的铁电相变与晶胞体积的关联

考察了Ba_μSr_1-μTiO₃(BST)的T_C对晶格 参数γ的依赖关系.并对BST的依赖关系与BaTiO₃和SrTiO₃的相应依 赖关系进行了比较.得到了一个观点：BST的T_C的变化可归因于晶胞体积效应.还 从体积效应的观点对BST相变的弥散性和级进行了讨论.BST的晶胞体积效应可归因于BST中Ba 和Sr的离子化现象. 关键词： 铁电性 钛酸锶钡 晶胞体积效应     

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

研究并比较了两种不同(Ba_0.5,Sr_0.5)TiO₃(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜，发现制备条件的不同，可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数，在10kHz下，超过2500，并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜，而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu_３Ti_４O₁₂.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变，符合居里-外斯定律；低温氮气氛下制备的BSTO薄膜，介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型，是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释. 关键词： 薄膜 脉冲激光沉积 介电弛豫     

直流偏置电场下BaTiO３基陶瓷介电常数非线性机理的研究

采用传统固相法制备了Ba_0.6Sr_0.4TiO_３(BST)和BaZr< sub>xTi_１-xO_３(x=0.25，0.3，0.35，0.4)（ＢＺＴ）陶瓷 ，并对其在直流偏置电场下的介电常数非线性行为进行了系统、详细的研究.结果表明，基 于Devonshire的宏观相变理论(phenomenological theory)提出的公式ε_r(app) ε_r(0)=1［1+αε^{３_{r(0)E２ ］1/3和ε(E)=ε1－ε2E2+ε3E4，均可定量地解释BST体系顺电相的介电常数非线性行为，其中εr (app)表示材料在电场下的介电常数，εr(0)表示不加电场即静态下材料 的介电常数，α是非谐性因子，E表示电场强度，ε(E)表示材料在电场下的介电常数，ε１，ε２，ε３分别表示线性、非线性和高阶介电常数. 而对于处于铁电相和居里温度附近的BST体系，则需要考虑铁电畴对介电常数非线性的贡献 ，这种贡献随着外加直流偏置电场强度的增大逐步减小.对于弛豫铁电体BZT体系，即使处于 顺电相，也必须考虑由极性微区的冻结与合并引起的介电常数的下降，极性微区对介电常数 非线性的贡献随着电场强度和温度的上升而有所下降. 关键词： BST x}Ti_１-xO_３')" href="#">BaZr_xTi_１-xO_３ 可调性 介电 常数非线性 直流偏置电场}     

0.5Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3压电薄膜的摩擦、磨损性能

具有准同型相界组分的0.5Ba(Ti_0.8Zr_0.2)O₃-0.5(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃ (BZT-0.5BCT)陶瓷, 表现出优异的铁电、压电性能, 作为一种具有潜在应用前景的无铅压电材料得到广泛关注. 本文采用溶胶-凝胶方法在Si(100)基底上制备了BZT-0.5BCT压电薄膜. 使用原子力显微镜和扫描电子显微镜测量得到样品的形貌图, 形貌图表明该方法制备的无铅压电薄膜表面光滑, 晶粒大小均匀、呈半球形, 直径为80–100 nm, 厚度为1.7 μm, 膜的内部有气孔.摩擦力实验表明, 压电薄膜样品与硅针尖之间存在静电力的作用, 导致其摩擦力远大于硅针尖与SiO₂之间的摩擦力, 但是两者的摩擦系数基本相同.划痕实验表明, BZT-0.5BC薄膜具有很强的法向承载能力, 但是切向抗磨损能力差, 样品的平均弹性模量为23.64 GPa± 5 GPa, 其硬度为2.7–4 GPa, 两者均略低于压电陶瓷Pb(Zr, Ti)O₃材料的体态值. 关键词： BZT-BCT薄膜 纳米摩擦力 纳米压痕 纳米划痕     

YBa2Cu3O7-δ薄膜厚度在多层异质结构(Ag/Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3)中对Ba0.1Sr0.9TiO3介电性能的影响研究

铁电/超导(Ba, Sr)TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质结在可调谐微波器件方面具有非常好的应用前景.我们采用1.2°斜切LaAlO3基片,以脉冲激光沉积法(PLD)制备出性能较好的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ (BST/YBCO)异质薄膜.并进一步研究了YBCO薄膜厚度对BST性能的影响.研究发现当YBCO薄膜厚度增加到180nm附近时,其生长模式由二维step-flow转变为三维岛状模式,严重损害了在YBCO上面生长的BST薄膜的介电性能.具体表现在:BST薄膜的介电常数和可调谐率明显降低,介电损耗和漏电流却大幅度上升.通过测量电容与温度的关系,以应力效应模型对这一实验现象作出解释,认为YBCO薄膜厚度超过临界值,生长模式的转变促使晶格失配应力在YBCO和BST薄膜中得到释放,这导致BST/YBCO界面粗糙,以及BST薄膜中产生了大量的位错和缺陷,BST薄膜的性能因而大为降低.此外,通过对完全相同条件生长的单层YBCO薄膜的表面形貌进行了AFM研究,测试结果进一步验证了YBCO薄膜厚度增加到180nm时,其表面变得异常粗糙,均方根粗糙度(RMS)从120nm厚度时的3nm增加到180nm厚度时的9nm.因此,我们提出:通过严格控制底层YBCO薄膜的厚度,进而控制它的生长模式,能够非常有效地提高BST薄膜的介电性能.     

铁电-顺电扩散相转变的实验和统计模型

制备了扩散相转变铁电陶瓷系列(Ba_1-xLa_x)(Ti_1-yZr_y)O₃和扩散-非扩散相变铁电单晶系列K_0.2Na_0.2(Sr_pBa_1-p)_0.8Nb₂O₆。陶瓷采用一般铁电陶瓷制备工艺,单晶采用提拉法生长。测量了所有样品在-50—100℃范围内 关键词：     

氧压对SrTiO3和SrNb0.2Ti0.8O3薄膜晶格参数的影响及激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积技术制备了SrTiO₃和SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜.X射线衍射分析表明在LaAlO₃(100)单晶平衬底上生长的SrTiO₃及SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜是沿［001］取向的近外延生长.随着氧压在一定范围内逐渐增大,SrTiO₃薄膜的晶格参数减小,而SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜的晶格参数先减小后增大.同时摸索出制备具有二维电子气超晶格(SrTiO₃/SrNb_0.2Ti_0.8O₃)_L的最佳氧压为1.0×10^-2Pa.另外在LaAlO₃(100)倾斜衬底上制备的SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜中观察到激光感生热电电压效应. 关键词： 0.2Ti_0.8O₃薄膜')" href="#">SrNb_0.2Ti_0.8O₃薄膜 晶格参数 激光感生热电电压 脉冲激光沉积     

Ca0.5Sr0.5TiO3弹性和热学性质的第一性原理研究

利用能量最小原理, 确定了Ca_0.5Sr_0.5TiO₃晶体中4c位置的Ca/Sr原子对称分布, 建立了Ca_0.5Sr_0.5TiO₃稳定的晶体结构, 在此基础上利用基于密度泛函理论第一性原理的平面波超软赝势方法, 采用局域密度近似和广义梯度近似函数, 计算了Ca_0.5Sr_0.5TiO₃的晶格参数、弹性常数、体弹模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比, 并基于Christoffel方程的本征值研究了平面声波的特征, 基于Cahill和Cahill-Pohl模型研究了最小热导率的特征. 计算结果表明: Ca_0.5Sr_0.5TiO₃晶格参数和实验值很接近, 体弹模量大于剪切模量, [100], [010], [001]晶向的杨氏模量、泊松比、普适弹性常数(A^U)以及杨氏模量三维图均显示了弹性各向异性; 平面声波在(010), (001)平面呈现各向异性, 在(100)平面呈现各向同性, 平面声波大小与平均横波和平均纵波的数值很接近. Cahill模型最小热导率在各平面呈现各向同性, Cahill-Pohl模型最小热导率在高温时趋于恒定. 准谐德拜模型下Ca_0.5Sr_0.5TiO₃ 晶体的摩尔热容和热膨胀系数与CaTiO₃晶体的接近, 并且高温下具有稳定的热膨胀性能. 计算所得禁带宽度为2.19 eV, 导带底主要是Ti-3d与O-2p态电子贡献; 由电荷布居和电荷密度图理论证实Ca_0.5Sr_0.5TiO₃具有稳定的Ti-O八面体结构.     

La0.9Sr0.1MnO3薄膜中电流效应研究

用直流磁控溅射法在(100)LaAlO₃衬底上制备了La_0.9Sr_0.1MnO₃薄膜.经退火处理后薄膜的原子力显微镜形貌观测和X射线衍射分析显示具有比较好的质量.电阻率-温度关系表明La_0.9Sr_0.1MnO₃薄膜在281 K处发生金属绝缘体转变.电流在0.01—4 mA范围内，薄膜的峰值电阻率随电流增大而减小，在4 mA下获得了30.5%的峰值电阻率变 关键词： 掺杂锰氧化合物 0.9Sr_0.1MnO₃薄膜')" href="#">La_0.9Sr_0.1MnO₃薄膜 电流诱导效应 相分离理论