Sr0.3Ba0.7Bi3.7La0.3Ti4O15铁电陶瓷的烧结及介电性能

采用两步烧结工艺制备Sr0.3Ba0.7Bi3.7La0.3Ti4O15铁电陶瓷,研究了烧结工艺对陶瓷的晶相和介电性能的影响。结果表明:适当提高最高温度、保温温度和保温时间可改善陶瓷的介电性能。当最高温度为1180～1200℃,在1050～1080℃保温5～15h时,其εr为238～262,tanδ小于10–2,σ为1.0×10–11～10–12S·m–1。该烧结工艺可减少铋的挥发,降低氧空位浓度,因而减弱了陶瓷的高温低频耗散现象。随着保温时间的增加,高温电导得到有效抑制,在1050℃保温15h样品的σ降低了一个数量级,在280℃时为5.2×10–9S·m–1。     

铋层状陶瓷的离子取代对介电性能的影响

利用固相反应法合成了Pb1-xSrxBi2Nb2O9(x=0～0.3)铋层状陶瓷,分析不同Sr2+引入量对Pb-Bi2Nb2O9(PBN)基陶瓷介电性能的影响.XRD分析表明Sr2+的引入仍保持PBN陶瓷单相结构.SEM结果显示Sr2+引入量的增加有助于晶粒尺寸的细化,晶粒尺寸趋于一致.随着Sr2+引入量的增加,居里温度从557℃减小至500℃,其峰值介电常数、峰值介电损耗均随之减小.引入x(Sr)=30%的样品表现出弥散相变特征,是由于Sr2+引入使得晶体结构中离子排列更加无序,出现极化行为不同的微区造成的.     

SrBi2Ta2O9铁电陶瓷的制备及其Ca掺杂研究

采用聚合物前驱体法制备了单一铋系层状钙钛矿相SrBi2Ta2O9粉体,研究了不同烧成温度对SrBi2Ta2O9陶瓷相结构和介电、铁电性能的影响。结果表明,随着烧成温度的升高,晶粒沿c轴择优取向趋势增强;不同烧成温度下陶瓷介电常数和损耗均随频率升高而降低,1000℃时陶瓷有最大介电常数和较小的损耗,且陶瓷有较大的剩余极化值和较小的矫顽电场,分别为3.884μC/cm2和25.37kV/cm。不同Ca掺杂量掺杂后,SrBi2Ta2O9陶瓷的介电常数、损耗和剩余极化值均显著降低。     

铁酸铋基多铁陶瓷的微观结构和介电性能研究

采用固相反应法制备了(1-x)BiFeO3-xBaTiO3(BF-xBT,0.2≤x≤0.35)多铁陶瓷。研究了二元系固溶体在不同煅烧条件下的相结构和微观形貌,以及不同的BaTiO3(BT)含量对多铁陶瓷性能的影响。研究结果表明,所有的陶瓷样品都具有单一的钙钛矿结构。随着BT含量的增加,固溶体中的杂相呈减少趋势,同时介电常数逐渐增大。另外,当x=0.3时,二元系固溶体在900℃时晶粒增长,但不均匀,在1 000℃时晶界出现融化现象,晶粒间出现孔洞,结果表明,950℃为最适合的烧结温度。     

Nb、Ta掺杂Na_(0.5)Bi_(4.5)Ti_4O_(15)铋层状陶瓷的性能研究

采用固相烧结法制备了Na0.5Bi4.5Ti4-2xNbxTaxO15(NBTNT-x,0≤x≤0.06)铋层状压电陶瓷材料,研究了不同量Nb、Ta掺入对Na0.5Bi4.5Ti4O15陶瓷结构和电性能的影响。结果表明,所有样品均为单一的铋层状结构。适量Nb,Ta掺入能细化陶瓷晶粒,提高其致密性,降低电导率σ和介电损耗tanδ;同时,居里温度TC随Nb、Ta掺入量的增加而降低,但均高于610℃;当x=0.02时,陶瓷样品电性能最佳,即压电常数d33=17pC/N,机电耦合常数kp=4.19%,kt=18.10%,品质因数Qm=3 527,剩余极化强度Pr=10.50μC/cm2。     

钨掺杂CaBi4Ti4O15基陶瓷的介电和铁电性能研究

用固相反应法制备了钨掺杂的铋层状结构铁电陶瓷Ca0.7La0.3Bi4(Ti1–xWx)4O15(x=0,0.025,0.100和0.200)。研究了钨掺杂对其介电、压电和铁电性能的影响。结果表明,当x<0.1时掺钨陶瓷已形成单晶相。Ca0.7La0.3Bi4(Ti0.975W0.025)4O15陶瓷具有最佳性能,其εr为183.15,tanδ为0.00446,d33为14pC/N,2Pr为26.7×10–6C/cm2,2Ec为220×103V/cm。SEM显示CaBi4Ti4O15基陶瓷的晶粒为片状。     

铁酸铋薄膜柔性化微纳制造及铁电性能

研究了铁酸铋薄膜的柔性化可控制造方法及其电畴调控动态。利用脉冲激光沉积法制备了周期性畴结构的铁酸铋薄膜,结合可控剥离技术,完成了铁酸铋薄膜从刚性基底到柔性基底的制备过程。利用原子力显微镜和压电力显微镜技术对柔性化铁酸铋薄膜的微观形貌和铁电特性进行表征。结果表明,柔性化后的铁酸铋薄膜保持完整的表面形貌特征(粗糙度保持不变),电畴反转特性保持可调,且保持良好的铁电特性及电畴反转响应。该研究为铁酸铋薄膜的柔性化制备提供了一种新思路。     

激光制备多层薄膜及铁电性能的研究

利用脉冲准分子激光淀积（ＰＬＤ）方法，在Ｓｉ基片上制备了ＢＩＴ／Ｓｉ〔１００〕、ＰＺＴ／ＢＩＴ／Ｓｉ〔１００〕和ＢＩＴ／ＰＺＴ／ＢＩＴ／Ｓｉ〔１００〕铁电薄膜。用ＸＲＤ分析了多层铁电薄膜的晶相结构；用Ｓａｗｙｅｒ－Ｔｏｗｅｒ电路研究了这些单层和多层铁电薄膜的铁电性能。结果表明，单层ＢＩＴ的矫顽场Ｅｃ为４ｋＶ／ｃｍ，剩余极化强度为３．４μＣ／ｃｍ２；ＰＺＴ／ＢＩＴ的矫顽场Ｅｃ为８２ｋＶ／ｃｍ，剩余极化强度Ｐｒ为３６μＣ／ｃｍ２；ＢＩＴ／ＰＺＴ／ＢＩＴ夹层铁电薄膜的矫顽场Ｅｃ为５７ｋＶ／ｃｍ，剩余极化强度Ｐｒ为２９μＣ／ｃｍ２。最后讨论了薄膜的铁电性能与多层结构的关系     

A位替代对Bi2O3-ZnO-Nb2O5陶瓷介电性能的影响

研究了A位Nd3+、Dy3+、Y3+、Er3+、Sb3+替代对Bi2O3-ZnO-Nb2O5(BZN)基陶瓷结构和介电性能的影响.在替代量x≤0.4时,替代后的样品均保持单一的单斜焦绿石结构;Y3+替代的样品在960℃致密成瓷,Nd3+、Dy3+、Sb3+替代的样品在1 000℃致密成瓷,而Er3+替代的样品在1 050℃致密成瓷,因此,不同离子替代可有效地降低烧结温度;Nd3+、Dy3+、Y3+、Er3+替代样品的介电常数温度系数先增大后减小,当替代量x=0.4时,Y3+替代的样品的介电常数温度系数突然增大;而Sb3+替代样品的介电常数温度系数由286.842 1×10-6急剧减小到-171×10-6.因此,选择合适的离子替代可以获得性能很好的具有温度补偿特性的陶瓷(NPO)介质材料.     

铁电薄膜SrBi2Ta0．6Nb1．4O9的光疲劳特性研究

用PLD方法在铂金硅衬底制作了高质量的SrB i2Ta0.6Nb1.4O9(SBTN)铁电薄膜样品.研究了SBTN薄膜的电学和光学疲劳特性,分析了其机制.结果显示SBTN铁电薄膜,在电场疲劳下,具有无疲劳特性的优良电学性质;然而,在0.9 V电场下,用200W汞灯疲劳样品,发现光诱导极化疲劳明显,与疲劳前相比,剩余极化下降了51%.这种光诱导剩余极化减小的疲劳,主要机理是光生载流子电畴钉扎.     

工艺参数对熔盐法制备SrBi4Ti4O15粉体的影响

采用熔盐法制备了各向异性生长的SrBi4Ti4O15粉体,研究了工艺参数对晶粒形貌和尺寸的影响。发现煅烧温度、盐的种类和盐的用量显著影响晶粒的形貌和尺寸。晶粒平均尺寸随着温度升高而逐渐增大,由不规则片状向圆片状发育。随着盐用量的增加,晶粒平均尺寸先增大后减小,且在硫酸盐中,晶粒尺寸明显大于相同条件下盐酸盐中的尺寸。和固相法相比,熔盐法合成的粉体具有(00l)择优生长的优点。通过调整工艺参数可以控制晶粒的形貌和尺寸,制备各向异性生长的SrBi4Ti4O15粉体。     

Bi4Ti3O12栅Si基铁电场效应晶体管特性研究

采用溶胶 -凝胶工艺制备了 Si基 Ag/Bi4 Ti3O1 2 栅铁电场效应晶体管。研究了 Bi4 Ti3O1 2 铁电薄膜厚度、栅宽 /长比等器件结构参数对性能的影响。研究表明 :铁电场效应晶体管的阈值电压、击穿场强和剩余极化等并不随 Bi4 Ti3O1 2 薄膜厚度的增加而线性变化 ,跨导和漏 -源电流在不同的栅宽 /长比范围变化趋势不同 ,当Bi4 Ti3O1 2 厚度为 2 0 0～ 40 0 nm、Wg/Lg 取 1～ 2时 ,器件可获得较好的综合性能 ,不同栅压变化过程的 Isd-Vsd特性曲线并不重合 ,表明该器件具有源于铁电薄膜极化的场效应特性。     

衬底对钛酸铋铁电薄膜生长及性能的影响

采用溶胶–凝胶工艺在Si和Pt/Ti/SiO2/Si两种衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了衬底对Bi4Ti3O12铁电薄膜生长及性能的影响。研究表明:Pt/Ti/SiO2/Si基Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化较高但易出现焦绿石相,而Si基Bi4Ti3O12薄膜易于沿c轴取向生长,有利于改善铁电薄膜与硅衬底之间的界面特性,但8mC/cm2的剩余极化却比前者有所降低。     

复合靶溅射Bi4Ti3O12铁电薄膜的结构和相变

采用金属与金属氧化物复合靶的射频溅射法，在Si基片上沉积制备了Bi4Ti3O12(BTO)铁电薄膜，用变温X－射线及热分析等方法研究BTO铁电薄膜的结构和相变，结果表明，在温度为350－445℃之间，薄膜经历由烧绿石相向钙钛矿相的结构相变，在670℃附近，薄膜由铁电相向顺电相转变，该相变是由于晶格畸变量b/a随温度上升连续减小，使得薄膜晶体对称性发生改变引起，在相变附近未观察到潜热的产生。     

Sol-Gel法制备Bi4Ti3O12薄膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12(BTO)铁电薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和表面形貌进行了表征,制备的BTO薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构和表面平整致密。对700℃退火的BTO薄膜进行了铁电性能和疲劳特性测试,在测试电压为6 V时,剩余极化值2Pr约为12.5μC/cm2,矫顽电场2Ec约为116.7 kV/cm;经1×109次极化反转后,剩余极化值下降了24%,对其疲劳机理进行了探讨。     

(Bi4-x,Lax)Ti3O12铁电陶瓷性能研究

采用溶胶－凝胶（Sol-Gel)技术制备了（Bi4-x,Lax)Ti3O12（BLT）干凝胶粉体，并用此粉体制备了陶瓷。利用XRD、SEM等手段分析表征了陶瓷的结构、表面形貌及介电性能。结果表明，采用本文工艺技术制备的陶瓷为类钙钛矿结构，表面致密，陶瓷的极化场强约为4.5kV/mm；BLT陶瓷介电性能为：介电常数ε=425(1kHz)，介电损耗tanδ=0.05(1kHz)。掺杂量的研究表明，当x≥0.4时，La的引入对介电常数和介电损耗有较大的影响，即使介电常数升高，介电损耗降低。     

(Bi,Yb)4Ti3O12铁电薄膜的制备

采用稀有金属镱元素对钛酸铋进行掺杂,以期获得性能较好的(Bi,Yb)4Ti3O12铁电薄膜.采用溶胶-凝胶旋涂法在p型Si(100)基底上成功地沉积出(Bi34,Yb06)Ti3O12[BYT]铁电薄膜.用X射线衍射法对其结构及其成份进行了表征,用铁电分析仪(RT66A)测试了其铁电性.并就影响BYT薄膜铁电性能的因素进行了分析.