Phase transition and dielectric characteristics of nano-grained BaTiO3 ceramics synthesized from surface-coated nano-powders

Nano-grained BaTiO₃ (BTO) ceramics were synthesized by pressureless sintering BTO nano-powders coated with Mn materials. The BTO ceramics, which were prepared at 800 °C from nano-powders of 40 nm size, are of a cubic structure with a small fraction of tetragonal phase, similar to that of the starting BTO nano-powders of the same size. On the other hand, the BTO ceramics with about grains of 1300 nm size, which were prepared at sintering temperature ranging from 1100 to 1200 °C, have a mainly tetragonal phase. By increasing the sintering temperature and/or the amount of the coating materials, the crystallinity of the tetragonal phase was increased. The relation of the dielectric features of the nano-grained BTO ceramics with the structural variation is discussed in terms of process parameters.     

钛酸钡铅纳米晶的结构和Raman光谱研究

以醋酸钡、醋酸铅和钛酸丁酯为原料,醋酸和甲醇为溶剂,采用溶胶-凝胶工艺制备了不同晶粒大小的掺铅(5mol%)钛酸钡(BPT)纳米晶。用XRD、TEM和Raman研究了BPT样品的晶粒大小、结构及其相变特性。结果表明BPT纳米晶最低晶化温度为550℃,高于650℃热处理的纳米晶BPT在常温下为四方相。随着晶粒尺寸的减小,BPT纳米晶由四方相向立方相过渡。     

钛酸钡的光学性质及其体积效应

钛酸钡(BaTiO_3, BTO)是铁电物理学和材料学领域具有代表性的研究对象.本文基于准粒子相互作用的GW方法研究BTO材料的光学性质,并研究了等应变情况下的体积效应.第一性计算结果表明,考虑了激子效应的GW (格林函数(G)-库仑势(W))方法得到的激发态性质更接近实验结果.引入等应变调控,发现体积膨胀会导致光学吸收峰红移,体积压缩则光学吸收峰蓝移.同时,探究了体积变化对BTO块材的自发极化和电子结构的影响,发现体积膨胀会使钛原子的d轨道和氧原子的p轨道杂化更显著,进一步导致材料自发极化的增大,而体积压缩对自发极化和dp杂化的影响正好相反.通过比较研究,还发现等应变的体积效应对极化的影响不如等应力体积效应明显.     

一步溶液法制备ZnO亚微米晶体棒及其发光性能

用硝酸锌(Zn(NO₃)₂·4H2O)或醋酸锌(Zn(CH₃COO)₂·2H2O)分别与六亚甲基四胺((CH₂)₆N₄)以等浓度0.005mol/L配制成两种反应溶液,通过化学溶液法在玻璃衬底上生长出ZnO六角型亚微米棒(长5~8μm,直径300~700nm)。测量了样品的XRD和扫描电镜像。经XRD分析,所得样品均为纤锌矿的ZnO六角型晶体。扫描电镜(SEM)像表明,生长时间为3h或5h时,样品为细长条的棒状结构,长径比超过10:1;生长48h后的ZnO亚微米棒的一端被腐蚀成一定深度的ZnO亚微米管。用负离子配位四面体生长模型分析了ZnO亚微米棒的生长机理。ZnO亚微米棒退火前后的光致发光谱表明,退火处理后的发射谱中的紫外峰消失,而红色发光峰红移并且增强(峰值由630nm左右移到710nm),同时它的激发光谱中的室温激子激发峰也增强。     

CeO_2∶Eu~(3 )粉末的溶胶-凝胶法制备及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度Eu3 掺杂的CeO2发光粉,样品粉末在紫外光激发下发出明亮的橙红色光。利用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)和光致发光光谱(PL)对样品的结晶过程和发光性质进行了表征。XRD分析表明在0.2at.%～10at.%的Eu3 掺杂范围内,用溶胶-凝胶法合成的样品在500℃就结晶成纯相的CeO2∶Eu3 多晶粉末。由于Ce4 和Eu3 离子半径十分接近,因而Eu3 在CeO2中具有较高的固溶度。PL激发谱中出现在300～390nm的宽带激发峰起源于基质CeO2的吸收,电子吸收能量后,发生O2-—Ce4 的电荷迁移,再将能量传递给Eu3 。PL发射谱显示Eu3 含量为6at.%的样品发光强度最强,随后出现浓度猝灭。导致发光出现浓度猝灭的机制是电偶极-电四极相互作用。样品烧结温度的升高,促使晶粒长大和结晶完整性提高,从而显著提高了CeO2∶Eu3 粉末的发光强度。     

横场-伊辛模型中BaTiO3的铁电行为

采用横场-伊辛模型描述了BaTiO3中量子效应对铁电行为可能的贡献.计算显示量子效应可以明显地减少铁电体的自发极化.模型给出的理论结果与BaTiO3的介电及极化实验结果符合较好.     

BaTiO3晶体的各向异性散射

本文详细报道了对BaTiO_3晶体各向异性散射的观察结果。首次观察到一种由环和双曲线组成的散射图。利用光折变四波相互作用理论较圆满地解释了所观察的现象和实验结果。     

纳米级SiO_2玻璃粉制备和测试

采用溶胶-凝胶法制备纳米级SiO2粉，分别用X射线衍射仪、透射电子显微镜、红外光谱仪和差热扫描量热分析仪对其进行了分析测试。结果表明于凝胶在1200℃热处理1小时仍是无定型的SiO2粉，其平均粒度大小为40nm。     

溶胶-凝胶法Er2O3薄膜的结构和光学特性

针对稀土Er掺杂Si光源中Er离子掺杂浓度低的问题,采用溶胶-凝胶（Sol-gel）法在Si(100)和SiO2/Si(100)基片上旋涂法制备Er₂O₃光学薄膜,Er离子浓度与以前掺杂方法相比提高了2个数量级.900 ℃热处理获得单一立方结构的Er₂O₃薄膜材料.光致发光（PL）特性研究表明在654 nm波长的激光泵浦下,Er₂O₃薄膜材料获得了1.535 μm的发光峰,并具有较小的温度猝灭1/5.在SiO₂/Si(100)基体上制备的Er2O3薄膜材料的光致发光强度比Si(100)基体上制备的薄膜提高2-3倍.研究结果表明具有强光致发光特性的Er₂O₃薄膜是一种有前景的硅基光源和放大器材料.     

Eu3+掺杂BaO-TiO2-3SiO2发光材料的制备与发光性质

采用溶胶-凝胶法在室温下制备了以BaO-TiO₂-3SiO₂为基质的稀土Eu³⁺掺杂的发光材料,各材料的量比为 n(Ba):n(Ti):n(Si):n(Eu)=1:1:3:x。 通过DTA-TG、IR、XRD、激发和发射光谱对材料的结构和发光性能进行了分析。DTA-TG测试表明,样品在50~400 ℃之间出现明显失重现象,说明在此过程中凝胶中的吸附水、乙醇、醋酸等物质发生了脱附释放。IR光谱显示,制备的样品中主要存在Ti-O-Si和O-Si-O键。XRD测试证明,材料属于非晶态。激发和发射光谱图显示,材料制备的最佳退火温度为800 ℃,Eu³⁺的最佳掺杂比例为x(Eu)=5.75×10^-3。在612 nm监测波长下,测得的最佳激发波长为紫外光395 nm 和可见光465 nm,即在395 nm和465 nm光激发下,材料发射的红光单色性好且强度基本相同。     

溶胶-凝胶法Er

针对稀土Er掺杂Si光源中Er离子掺杂浓度低的问题,采用溶胶-凝胶（Sol-gel）法在Si(100)和SiO2/Si(100)基片上旋涂法制备Er     

Anisotropic conical scattering in photorefractive BaTiO3: diffraction efficiency measurements

The simultaneous presence of beam fanning and anisotropic conical scattering hinders the exact measurements on anisotropic conical diffraction. In this paper, a method is described for the measurement of diffraction efficiency of the gratings responsible for anisotropic conical scattering in a photorefractive BaTiO₃ crystal. Dependence of diffraction efficiency on the angle of incidence of the incident beam and the build-up processes of beam fanning and anisotropic scattering have been studied.     

用交流法测量钛酸钡半导体电阻中极化子导电到能带导电的转变

采用交流法测量大功率商用钛酸钡（BT）陶瓷加热器的电阻和加热功率随温度的变化关系，结果显示，BT陶瓷的电导特性在80℃附近出现了明显的转变，从低温时的极化于跳跃导电转变为高温时的能带导电，此时，电阻出现极小值，而加热功率出现极大值．     

Growth kinetics in multicomponent fluids

The hydrodynamic effects on the late-stage kinetics in spinodal decomposition of multicomponent fluids are examined using a lattice Boltzmann scheme with stochastic fluctuations in the fluid and at the interface. In two dimensions, the three- and four-component immiscible fluid mixture (with a 1024² lattice) behaves like an off-critical binary fluid with an estimated domain growth oft ^0.4±0.03 rather thant ^1/3 as previously estimated, showing the significant influence of hydrodynamics. In three dimensions (with a 256³ lattice), we estimate the growth ast ^0.96±0.05 for both critical and off-critical quenches, in agreement with phenomenological theory.     

BaTiO_3/SrTiO_3(1∶1)有序超晶格的第一性原理研究

用第一性原理计算研究沿[110]和[111]方向有序的Ba Ti O3/Sr Ti O3(BTO/STO)1∶1超晶格的晶格动力学、介电和压电性能.对两种有序BTO/STO超晶格从最高对称性的结构出发计算布里渊区中心声子,通过冻结不稳定声子得到畸变结构,进一步冻结不稳定声子得到基态结构.两种有序BTO/STO超晶格的基态结构分别是Pm和R3m结构.把声子介电张量和内应变压电张量分解成单个离子和单个声子的贡献.根据离子对介电和压电张量各分量的贡献可知Ti和O离子对介电和压电有比较大的贡献.声子对介电和压电张量的贡献的分析果表明频率较低的声子有主要的贡献.特别是沿[110]方向有序BTO/STO超晶格中ε11主要来自于频率为49 cm-1的软模A'声子的贡献.     

溶胶-凝胶法制作变折射率材料的干燥工艺的探讨

本文探讨了采用溶胶一凝胶新工艺制作变折射率棒透镜的干燥工艺．利用挥发性低的丁醇做溶剂以及增加凝胶中的OH基,可以避免在干燥过程中凝胶的开裂,得到透明的、无裂缝的变折射率干凝胶棒．     

Sol-gel法制备Er3+-Yb3+共掺杂Al2O3粉末光致发光特性

采用异丙醇铝[Al(OC₃H₇)₃]为前驱体,溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃粉末.实验结果表明:900 ℃烧结的粉末为固溶Er³⁺、Yb³⁺的γ-(Al,Er,Yb)₂O₃相和少量θ-(Al,Er,Yb)₂O₃相的混合物.Er³⁺-Yb³⁺共掺杂Al₂O₃粉末具有中心波长为1.533 μm的光致发光(PL)特性.1 mol % Er³⁺和1 mol% Yb³⁺共掺杂的Al₂O₃粉末的PL强度较1 mol % Er³⁺掺杂提高2倍,半峰宽从53 nm增加到63 nm.随泵浦功率的提高,PL强度呈线性增加后渐呈饱和趋势.