PbTiO3多晶及薄膜材料强电场下的电热效应研究

基于Landau-Devonshire的热动力学模型,计算了PbTiO3块体及薄膜材料在铁电相变附近的电热效应。PbTiO3块体在769 K出现了一级铁电-顺电转变。700 K时其矫顽场为25MV·m-1。强的电场使得PbTiO3块体材料的一级相变逐渐转变为二级连续相变,且相变在更高的温度发生。PbTiO3薄膜材料的相变为二级相变,熵值减小,而熵变也相应减少。随着电场的增强,两者的比热容减小,但对应的温度向高温方向移动,2者的熵值却随着电场的增大而增强。对于PbTiO3薄膜来说,随着面内错配度的变化,张应力使相变温度降低,而压应力则相反。计算了PbTiO3块体与薄膜材料的绝热温变与制冷热容,其中块体的绝热温变ΔTad与制冷热容RC最大,分别为4.76 K与94.1 kJm-2K-1。     

钛含量对PZT/STO铁电电容器隧穿电阻的影响

采用Landau-Devonshire自由能理论和晶格模型,研究了PbZr1-xTixO3(PZT)/SrTiO3(STO)复合薄膜中PZT的钛(Ti)含量(x=0.5,0.6,0.8,1.0)对铁电隧道结极化强度、总电势、电导和隧穿电阻等的影响,从而增大隧穿电阻.模拟结果表明:随着层数增加,复合薄膜极化强度增大;随着Ti含量增加,隧道结电导先减小后增大,其隧穿电阻率先增大后减小;PZT极化强度、STO总电势和PZT总电势的斜率均在x=0.8时最大.     

Ga2O3掺杂的(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3无铅压电陶瓷的微观结构与性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3+x(质量分数)Ga2O3无铅压电陶瓷,研究了掺杂不同Ga2O3含量对(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3陶瓷的晶相、微观结构和电学性能的影响.研究结果表明:x在0～2变化范围内,陶瓷为单一四方相的钙钛矿结构,具有良好的铁电性能;随着体系中Ga2O3含量的增加,陶瓷的最佳烧结温度逐渐降低;Ga2O3的掺杂导致陶瓷晶粒变小,陶瓷的铁电四方相-顺电立方相的转变温度即居里温度TC有少许上升,但陶瓷的压电性能明显劣化.     

Ni替代对钙钛矿氧化物LaNiyFe1-yO3-δ电化学性能的影响

利用溶胶凝-胶法制备了LaNiyFe1-yO3-δ(y=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)系列储氢氧化物,采用FTIR、XRD对结构进行了表征,并对其不同温度下的电化学性能进行了研究。结果表明:常压298 K时,随着Ni含量的增加,电极的最大放电容量先增大后减小,其中LaNi0.2Fe0.8O3-δ效果最佳,其最大放电容量为128 mA·h/g,比未替代的LaFeO3提高了20 mA·h/g;经过30次充放电循环后的最大容量衰减率为14.84%,比LaFeO3下降了2.29%;温度升高,放电容量显著增大,333 K时达到最大值395.5 mA·h/g;与此同时,容量衰减率有所增加,但LaNi0.2Fe0.8O3-δ的衰减率明显低于同温度下的LaFeO3。     

钙钛矿La0.7CexBa0.3-xMnO3的磁热性能研究

【目的】通过固相反应法制备La_(0.7)Ce_xBa_(0.3-x)MnO_3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的钙钛矿锰氧化物,研究Ce元素的不同掺杂量对原体系磁热性能的影响。通过Ce元素的掺杂,来调节原体系过高的居里温度以及改善体系的磁热性能。【方法】通过X射线粉末衍射的方式确定其单相结构,并使用振动样品磁强计对钙钛矿样品进行磁性能的测试。【结果】La0.7CexBa0.3-xMnO3(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)的居里温度分别为342.1K,319.8K,270.0K,244.3K和199.7K。在0~2T的外磁场下,该体系的最大磁熵变分别为2.54J/(kg·K),2.32J/(kg·K),2.51J/(kg·K),2.03J/(kg·K)和1.87J/(kg·K),且最大磁熵变都在居里温度附近。【结论】随着Ce元素掺杂量的增加,化合物居里温度逐渐降低;而最大磁熵变则呈先减小后增大又减小的趋势。同时由Arrott曲线判断这5个样品的相变都是二级相变。当Ce元素的掺杂量为0.05~0.10时,该体系的居里温度在室温附近,且最大磁熵变仍保持较大的值。     

Eu3+取代Bi1.5MgNb1.5O7陶瓷的结构与介电性能

采用固相法制备Bi1.5-xEuxMgNb1.5O7(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6)陶瓷。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和阻抗分析仪分别对陶瓷的相结构、显微结构和介电性能进行表征。结果表明:当Eu3+取代量(x)较小(x≤0.5)时,所有组分的陶瓷样品均保持单一的焦绿石相;当x=0.6时,样品出现少量的EuNbO4杂相。随着Eu3+取代量的增加,陶瓷的介电常数逐渐减小,介电损耗先减小后增大,温度系数显著增大。当x=0.5时,1 MHz下测得的介电常数为96,介电损耗为3.8×10-4,温度系数变成-12×10-6℃-1。因此,通过适当的Eu3+取代可以获得适用于Ⅰ类多层陶瓷电容器性能优异的介质材料。     

LaCo_（1-x）Ti_xO_3（x=0.0～0.8）化合物的合成及其酒敏特性

采用溶胶-凝胶柠檬酸盐燃烧法合成了LaCo1-xTixO3（x=0.0~0.8）系列化合物,利用TG-DTA,XRD,IR对合成路线和晶体结构进行了表征,制备了LaCo1-xTixO3（x=0.0-0.5）基厚膜型气敏元件,并在乙醇气体中测试了它们的气敏性能.XRD测试结果表明,700℃烧结后的LaCo1-xTixO3...     

La0.8Ce0．2Fe11．1-xCo0．8Si1．1Bx磁热效应的研究

用X-ray衍射和磁性测量的方法对所制备的LaLa0.8Ce0.2Fe11.1-xCo0.8Si1.1Bx(x=0,0.3,0.6)的结构和磁性特征进行分析,发现B元素的添加不仅有利于该化合物形成单相NaZn13型晶体结构,且随B含量的增加样品居里温度由x=0.3的278 K增加到z=0.6的286 K,同时最大磁熵变|△SM(T)|也随之增大,在0～1.5 T的磁场F由x=0.3的6.364 J/kg·K增加到x=0.6的10.23 J/kg·K.     

钙钛矿锰氧化物Pr1-xCaxMnO3(0.3≤x≤0.5)的结构和磁性研究

通过固相反应法合成了Pr1-xCaxMnO3(x＝0.3,0.4,0.5)系列多晶样品,对样品的结构和磁性进行了研究.XRD检测结果发现,样品均为单相,空间群为Pbnm.用超导量子磁强计(SQUID)对样品的磁性进行了研究,着重分析了掺杂浓度为x＝0.4的Pr0.6Ca0.4MnO3样品.从测得的M-T曲线可知,在降温过程中,样品经历了电荷有序转变和反铁磁转变,电荷有序温度TCO=250K,反铁磁转变温度TN=170K.通过不同温度的M-H曲线,证实了样品在各个阶段的磁有序转变.     

La2O3掺杂量对0.06BiYbO3-0.94Pb(Zr0.48Ti0.52)O3三元系压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统的固相反应法制备0.06BiYbO₃-0.94 Pb(Zr_0.48Ti_0.52)O₃-xwt.%La₂O₃(BY-PZT-xLa,x=0～0.6)三元系压电陶瓷，并研究了La₂O₃掺杂量对BY-PZT-xLa压电陶瓷微观结构和电学性能的影响.研究结果显示，BY-PZT-xLa压电陶瓷为纯的四方钙钛矿结构，晶格常数随x的增加而减小，表明La₂O₃成功掺入BY-PZT压电陶瓷的钙钛矿结构中，La³⁺取代A位的Pb²⁺抑制了陶瓷的晶粒增长；随着x的增加，BY-PZT-xLa压电陶瓷的介电损耗因子和居里温度逐渐降低，但少量La₂O₃掺杂(x=0.1)可以大幅度提高体系的相对介电常数，并降低介电常数的温度系数；采用修正的居里—外斯定律研究了BY-PZT-xLa压电陶瓷在居里温度以上的介...     

Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的结构、磁致伸缩和MÖssbauer研究

系统研究了室温下Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3,0.35)合金中金属Al替代Fe对晶体结构、磁致伸缩、内禀磁致伸缩、各向异性和自旋重取向的影响.结果发现,x＜0.4时,Tb0 3Dy0 7(Fe1-xAlx)1.95完全保持MgCu2立方Laves相结构,晶格常数α随Al含量x的增加而增大.磁致伸缩测量发现,随着替代量x的增加磁致伸缩减小,x＞0.15时超磁致伸缩效应消失;x＜0.15时磁致伸缩在低场下(H≤40 kA/m)有小幅增加,高场下迅速减小,而且易趋于饱和,说明添加少量Al有助于减小磁晶各向异性.内禀磁致伸缩λ111随Al替代量x的增加大幅度降低.M(o)ssbauer效应表明,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金的易磁化方向随成分和温度在{110}面逐渐偏离了立方晶体的主对称轴,即自旋重取向.室温下,当x=0.15时,Tb0.3Dy0.7(Fe1-xAlx)1.95合金中出现了少量非磁性相;x＞0.15时,合金完全呈顺磁性;而77K温度下x=0.2时合金仍然呈磁性相.在室温和77K温度时,超精细场Hhf均随Al元素的增加而减小,而同质异能移IS随Al元素的增加而增加.     

高分子凝胶法合成纳米铈锆氧化物固溶体及其热稳定性研究

采用改进的高分子凝胶法在较低温度下合成了铈锆氧化物固溶体Ce1-xZrxO2.当0≤x≤0.6时,固溶体为立方相结构;当0.7≤x≤0.9时,固溶体具有四方相结构;当x=1.0时,产物由四方相和单斜相组成.透射电镜分析结果显示,产物的粒径在10～20 nm之间;粉末X射线衍射(XRD)实验与计算结果表明,晶胞体积随x的增大呈线性减小;差示扫描量热法(DSC)和XRD测试结果说明,在0≤x≤0.9,温度为323～1 273 K的范围时,产物的相结构保持不变.     

AgNO3对多晶材料La0.6Sr0.05Na0.35MnO3结构和磁性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了多晶La0.6Sr0.05Na0.35MnO3粉体样品,用固相反应法制备了La0.6Sr0.05Na0.35MnO3+xAgNO3(x=0.08,0.16)的粉体样品,块体于1 673K烧结得到.结果在样品中发现了Ag和Mn3O4相,对母体样品的晶格常数和晶胞体积都有微小影响;样品的居里温度随掺杂AgNO3含量的增加而增加;在1.8T磁场下La0.6Sr0.05Na0.35MnO3+0.16AgNO3的块体材料在283K出现磁电阻峰值,为27%;La0.6Sr0.05Na0.35MnO3+0.08AgNO3块体也在283K左右出现峰值,为32%,在210～260K时磁电阻随温度变化不大.     

(La0.9Dy0.1)2/3Ba1/3Mn1-xAlxO3(x=0,0.05)氧化物的结构与磁性

【目的】为改善(La_(0.9)Dy_(0.1))_(2/3)Ba_(1/3)Mn_(1-x)Al_xO_3的磁热性能,研究掺杂Al对其晶体结构、居里温度、相变类型以及磁热性能的影响。【方法】采用固相反应法制备锰氧化物(La_(0.9)Dy_(0.1))_(2/3)Ba_(1/3)Mn_(1-x)Al_xO_3(x=0,0.05)样品,利用X射线衍射法分析样品的结构,用振动样品磁强计测量样品的磁性。【结果】所制备样品均为单相钙钛矿结构,属于菱方晶系,空间群为R-3c(No.167)。掺杂Al使样品居里温度由无掺杂的274K降低到248K,在外加磁场变化为20kOe时最大磁熵变由2.16J/(kg·K)降低到1.85J/(kg·K)。样品的铁磁-顺磁相变属于二级相变。采用双交换作用机制解释了居里温度和磁化强度的变化。【结论】非磁性元素Al替代Mn不改变其晶体结构,稍微降低了锰氧化物的磁热性能。     

Pr替代La5/8Ca3/8MnO3体系的磁性与电输运特性

系统地研究了多晶La5/8-xPrxCa3/8MnO3(x=0,0.10,0.13,0.15)体系的磁性和电输运特性,并报道了这一体系的电阻率极小值行为.X射线粉末衍射测量表明,所有的样品都具有较好的单相结构;电输运和磁性测量结果表明,随掺杂量的增大,居里温度Tc和绝缘体-金属转变温度TMI都向低温区移动.在较低温度下电阻率表现出了极小值现象,而这一现象随外加磁场的增大逐渐受到抑制,对此现象从强电子-电子相互作用角度进行了分析讨论.在Tc和TMI转变温.度区域,样品表现出较大的磁电阻效应.样品在高温下的电输运行为可根据可变程跃迁机制得到很好的解释.     

La0.67 Sr0.18 □0.15MnO3的结构、磁性和电输运性质

利用溶胶一凝胶法制备了La0．67Sr0．18□0．15MnO3样品,并对其结构、磁性质和电输运性质进行了研究。x射线衍射研究表明,样品具有单相菱方六面体结构。磁性研究表明,样品存在铁磁一顺磁转变,居里温度约280K。电输运性质研究表明,在低温范围,样品电阻率的来源主要是电子与电子之间的散射,样品在高温范围符合非绝热近似下的小极化子导电行为。     

(1-x)Li2MnO3·xLiNi1/2Mn1/2O2的低温固相制备及电化学性能研究

采用低热固相法在700 ℃合成了 (1-x)Li2MnO3·xLiNi1/2Mn1/2O2 (x=0.3, 0.5, 0.7)正极材料,并对其相组成、结构、微观形貌进行了表征,对电化学性能进行了测试. 实验结果表明,x=0.7时合成样品中出现尖晶石LiMn2O4相. X=0.3、0.5材料在循环中比容量逐渐升高,后续循环稳定性较好. Fe掺杂加速了x=0.5材料容量的上升,第二次循环时放电比容量高达189.5 mAh/g.     

双层钙钛矿锰氧化物La_(1.34)Sr_(1.66)Mn_(2-x)Cr_xO_7的磁性和输运性质

采用固相反应法制备了双层钙钛矿结构锰氧化物La1.34Sr1366Mn2-xCrCrxO7(x=0,0.1,0.2,0.3.0.4)多晶系列样品,XRD分析表明,所有样品均为Sr3Ti2O7型四方结构,空间群为14/mmm.随着Cr3+离子掺杂浓度的增加,该系列样品的晶胞体积单凋减小.对于少量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.1),三维长程铁磁有序转变温度Tc3D升高,二维短程铁磁有序转变温度Tc2D降低;结构分析表明,x=0.1样品的晶格常数c最小,a最大,c/a达到极小值;样品中严重的品格畸变导致双交换作用强度的改变是其磁有序转变温度变化的主要原因.对于大量Cr3+离子掺杂的样品(x=0.3,0.4),Tc3D降低,Tc2D基本保持不变.样品在150～300K范围内电阻率随着温度的降低单凋增加,显示出绝缘体或半导体行为,并且随着Cr离子的掺杂电阻率单调增加.     

钴铁氧体纳米晶粒的结构及磁特性研究

采用化学共沉法制备了纳米尺度的钴铁氧体粉料,并在1260~1340℃温度下进行了退火处理,利用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)对样品的结构和磁性进行了测量和分析.实验结果表明,在钴高含量(x≥0.7)时样品形成了单一的具有尖晶石结构的钴铁氧体,而钴含量x<0.7时样品生成了尖晶石结构的钴铁氧体相和α-Fe2O3相;CoxFe3-xO4的比饱和磁化强度σS随x的增加呈现出了先增后减的趋势,在x=0.8时出现峰值;在x=0.5~0.8范围内,矫顽力Hc随钴含量的增加有所下降,随后迅速增加,在x=1.0附近能同时得到较大的σS和Hc值.     

非晶态Fe91-xLaxZr9合金的制备与磁热效应

采用电弧熔炼和真空电磁感应甩带方法制备了Fe91-xLaxZr9(x=1,3,5,10)系列非晶合金,研究了该非晶合金的磁性和磁热效应.X-射线衍射结果显示,样品的形成主要为非晶态合金.非晶态Fe81La10Zr9合金的磁熵变随温度变化的曲线表明,外场为1.5T时样品最大等温磁熵变为0.8J/(kg.K),半峰宽对应的温度变化范围为245～285K.