铋层状化合物Na0.5Ho0.5-xYbxBi4Ti4O15陶瓷材料的上转换发光、铁电、介电性能研究

采用传统的固相烧结法,制备了Na0.5Ho0.5-xYbxBi4Ti4O15铋层状结构陶瓷.经X射线衍射（XRD）表征,新合成材料为单相结构,且扫描电子显微镜下的表面和断面图像均为层状,说明合成材料为新型铋层状材料.室温时,在可见光波长范围内,有2个峰,分别为546 nm处的绿光峰和656 nm处的红光峰,分别对应于Ho3＋离子的5F4＋5S2→5I8和5F5→5I8跃迁.为研究其机理,测试了变功率条件下的发光强度,经计算,绿光和红光发射均为双光子过程.研究陶瓷样品在变温（-130~270°C）条件下的发光性能时,发现红光与绿光的强度比值与温度呈线性关系,该材料有望应用于光学温度传感器领域.经介电性能测试发现当Ho：Yb=1：9时,样品的居里温度为686.4°C.研究铁电性能发现当Ho：Yb=3：2时,剩余极化Pr为9.3μC/cm2,矫顽场强为Ec=82 k V/cm,表明具有一定的铁电性能.以上研究结果表明,制得的新材料是一种具有优异光学性能的多功能材料.     

真空紫外光激发下GdP04：RE^3＋荧光材料的能量传递过程

采用高温固相合成法制备获得了GdPO4：RE^3＋（RE=Tb，Tm）多晶粉末，分析了基质与发光中心之间（Gd^3＋→Tb^3＋和Tm^3＋→Gd^3＋）的能量传递过程．由真空紫外区的发光光谱的分析，认为在GdPO4：Tm^3＋中，属于Tm^3＋离子电荷迁移态的180nm的强的吸收峰对Gd^3＋的313nm的发射起到了增强的作用；而GdPO4：Tb^3＋中则为处于高激发态（^6DJ和^6IJ）的Gd^3＋离子通过多次的弛豫过程和晶格传递，使Tb离子产生^5DJ→^7FJ的发射．     

Pr/Nb共掺Bi_4Ti_3O_(12)铋层状陶瓷的光致发光与电性能研究

Bi_4Ti_3O_(12)是一种兼具有高居里温度和高电阻率的铋层状结构压电材料.本文利用Pr~(3+),Nb~(5+)分别对其A位Bi~(3+)和B位Ti~(4+)进行掺杂改性,采用传统固相法制备了Bi_(4-x)Pr_xTi_(2.92)Nb_(0.08)O_(12)(BITN-xPr,0≤x≤0.1)陶瓷,通过控制Nb~(5+)离子的量不变,调节Pr~(3+)离子的浓度来研究不同稀土离子掺杂量对Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷的结构形貌、光致发光、介电以及铁电压电性能的影响.经X射线衍射(XRD)测试表明所有样品都具有单一正交相结构,且扫描电子显微镜(SEM)显示陶瓷具有层状形貌特征,拉曼光谱表明Pr~(3+)离子取代钙钛矿层的A位Bi~(3+)离子,导致TiO6八面体发生扭曲.通过蓝光和紫外激光对Bi_(4-x)Pr_xTi_(2.92)Nb_(0.08)O_(12)陶瓷进行激发,可获得红色发光,使其有望作为红色荧光粉应用于蓝色基的白光LED照明.随着Pr浓度的增加,红色发光强度呈现出先增强后减弱的规律,居里温度表现出小幅度下降;另外,陶瓷的压电铁电性能均得到一定程度的改善,以上结果表明Bi_(4-x)Pr_xTi_(2.92)Nb_(0.08)O_(12)陶瓷是一种兼具铁电压电以及光致发光性能的多功能材料.     

白光LED用红色荧光粉LiEu1-xYx（WO4）0.5（MoO4）1.5的制备及其发光性能研究

以WO3,MoO3,Eu2O3,Li2CO3,Y2O3为原料,采用传统的高温固相反应方法制备了一种新的白光LED用红色荧光粉LiEu1-xYx（WO4）0.5（MoO4）1.5（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8）系列,利用XRD和荧光光谱仪等对其进行了研究.结果表明这系列荧光粉可以被近紫外光（396nm）和蓝光（466nm）有效激发,发射峰值位于615nm（Eu3＋离子的5D0→7F2跃迁）的红光,并且证明了Eu3＋离子在晶体结构中占据了非反演对称中心的位置;激发波长与目前广泛使用的蓝光和紫外光LED芯片相符合,因此该系列荧光粉可以用作近紫外辐射的InGaN管芯激发三基色荧光粉系统或者是用来补充蓝光芯片激发的黄色荧光粉系统缺少的红色部分.详细研究了各种助熔剂对该体系荧光粉发光特性的影响.XRD的测量结果表明加入适量的助熔剂有利于LiEu1-xYx（WO4）0.5（MoO4）1.5荧光粉的结晶化,并且不引入杂相.适量的助熔剂的加入可增大该系列荧光粉的相对发光强度,并能有效降低荧光粉的平均粒径.     

BaMg（1-x）/3）ZrxNb2（1-x）/3）]O3微波介质陶瓷的红外光谱

利用传统固相陶瓷烧结工艺在1520℃下制备Ba[Mg（1-x）/3ZrxNb2（1-x）/3]O3（BMZN,x=0,0.10,0.15）微波介质陶瓷.通过远红外光谱（FIR）来分析研究B位Zr4＋取代对BMN陶瓷晶体结构和介电性能的影响.研究发现,随着Zr4＋取代的增加,红外光谱上在370 cm-1附近的振动模发生分裂而出现新的极化模式;410 cm-1附近的振动模消失;230,290和510 cm-1附近的振动模的频率向高波数偏移且强度明显降低.这些红外振动模的变化表明随着Ba Zr O3的增加,陶瓷的晶体结构发生转变,由六方晶系逐步转变为立方晶系.分析了陶瓷介电性能与红外模式的内在联系.     

真空紫外光激发下GdPO4:RE3+荧光材料的能量传递过程

采用高温固相合成法制备获得了GdPO4:RE3 (RE=Tb,Tm)多晶粉末,分析了基质与发光中心之间(Gd3 →Tb3 和Tm3 →Gd3 )的能量传递过程.由真空紫外区的发光光谱的分析,认为在GdPO4:Tm3 中,属于Tm3 离子电荷迁移态的180nm的强的吸收峰对Gd3 的313nm的发射起到了增强的作用;而GdPO4:Tb3 中则为处于高激发态(6DJ和6IJ)的Gd3 离子通过多次的弛豫过程和晶格传递,使Tb离子产生5DJ→7FJ的发射.     

白光LED用红色荧光粉LiEu_(1-x)Y_x(WO_4)_(0.5)(MoO_4)_(1.5)的制备及其发光性能研究

以WO3,MoO3,Eu2O3,Li2CO3,Y2O3为原料,采用传统的高温固相反应方法制备了一种新的白光LED用红色荧光粉LiEu1-xYx(WO4)0.5(MoO4)1.5(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8)系列,利用XRD和荧光光谱仪等对其进行了研究.结果表明这系列荧光粉可以被近紫外光(396nm)和蓝光(466nm)有效激发,发射峰值位于615nm(Eu3+离子的5D0→7F2跃迁)的红光,并且证明了Eu3+离子在晶体结构中占据了非反演对称中心的位置;激发波长与目前广泛使用的蓝光和紫外光LED芯片相符合,因此该系列荧光粉可以用作近紫外辐射的InGaN管芯激发三基色荧光粉系统或者是用来补充蓝光芯片激发的黄色荧光粉系统缺少的红色部分.详细研究了各种助熔剂对该体系荧光粉发光特性的影响.XRD的测量结果表明加入适量的助熔剂有利于LiEu1-xYx(WO4)0.5(MoO4)1.5荧光粉的结晶化,并且不引入杂相.适量的助熔剂的加入可增大该系列荧光粉的相对发光强度,并能有效降低荧光粉的平均粒径.     

前驱体中Bi含量对Bi3．4Ce0．6Ti3O12薄膜结构和性能的影响

分别配制了Bi含量为90，100和110mole％的前驱体，在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备Bi3．4Ce0．6Ti3O12薄膜，研究前驱体中Bi含量对其微观结构和铁电性能的影响．前驱体中Bi含量增加可以有效地改善薄膜的结晶性能和表面形貌．对Pt／Bi3．4Ce0．6Ti3O12／Pt电容结构进行电学性能测量，发现Bi过量10％的前驱体制备的Bi3．4Ce0．6Ti3O12薄膜具有较好的性能：室温下，在测试频率1kHz时，其介电常数为172，介电损耗为0．033；在测试电场为600kV／cm时，其剩余极化值（2Pr）和矫顽电场（2Ec）分别达到67．1gC／cm^2和299．7kV／cm；同时还表现出良好的抗疲劳特性和绝缘性能．     

β-Ga2O3:Cr单晶体的浮区法生长及光学特性

利用浮区法生长得到β-Ga2O3：Cr单晶体．在室温下测试了β-Ga2O3：Cr单晶体的吸收光谱和发射光谱．通过吸收光谱计算了晶体场分裂系数Dq和Racah系数，得到10Dq/B=23．14，表明Cr^3＋在β-Ga2O3晶体中处于较弱的晶体场β-Ga2O3：Cr单晶体经高温退火后Cr^3＋的发射明显加强，而绿光的发射减弱．采用420nm波长激发，在691nm可得到强而宽的特征发射，此发射对应于Cr^3＋的^4T2→^4A2跃迁．     

ZnO纳米柱的可控生长及其光学性质

以高分子聚合物聚乙烯醇（PVA）为软模板，通过PVA与乙酸锌（Zn（CH3COO）2．2H2O）之间发生的离子络合反应，在PVA亚浓溶液所提供的空间位阻力作用下，经过烧结，获得了直径在15—50nm之间的呈放射状簇形排列的ZnO纳米柱．X射线衍射（XRD）表明，所得产物结晶良好，呈六方纤锌矿晶体结构．利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析了不同热处理温度对产物形貌的影响，结果显示，随温度从400℃增加到700℃，ZnO纳米柱生长趋势总体趋于明显，同时产物形貌的规整性也明显变好．采用室温下光致发光（PL）光谱对制得的ZnO纳米柱的光学性能研究表明，随着温度升高，ZnO发光性能在逐渐改善，除在384nm处出现了较常见的紫外发射外，PL光谱曲线在354nm处还出现了少见报道的较强的紫外发射峰，显示出良好的紫外发光性能．     

聚合质量比对Sr0．7La0．15Ce0．15Fe11.7Zn0．3O19／PAn复合体系微波吸收性能的影响

用原位聚合法制备了Sr0．7La0．15Ce0．15Fe11.7Zn0．3O19铁氧体／聚苯胺（PAn）复合材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对样品的结构、微观表面形貌和粒子大小进行了表征，用微波矢量网络分析仪测量样品在2～12．4GHZ频率范围内复介电常数和复磁导率，根据测量数据计算微波反射率R与频率f的关系。研究结果表明：PAn包覆于掺杂锶铁氧体表面，PAn／Sr0．7La0．15Ce0．15Fe11.7Zn0．3O19复合材料具有良好的吸波性能，随着掺杂锶铁氧体含量的增加，微波吸收匹配厚度和吸收带宽发生变化：当Sr0．7La0．15Ce0．15Fe11.7Zn0．3O19聚合质量比为40％时，最佳匹配厚度为2．6mm，吸收峰值接近-40dB，峰值频率高于12．4GHz，大于10dB吸收带宽预计达到55GHz。     

前驱体中Bi含量对Bi_(3.4)Ce_(0.6)Ti_3O_(12)薄膜结构和性能的影响

分别配制了Bi含量为90,100和110mole%的前驱体,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Bi3.4Ce0.6Ti3O12薄膜,研究前驱体中Bi含量对其微观结构和铁电性能的影响.前驱体中Bi含量增加可以有效地改善薄膜的结晶性能和表面形貌.对Pt/Bi3.4Ce0.6Ti3O12/Pt电容结构进行电学性能测量,发现Bi过量10%的前驱体制备的Bi3.4Ce0.6Ti3O12薄膜具有较好的性能:室温下,在测试频率1kHz时,其介电常数为172,介电损耗为0.033;在测试电场为600kV/cm时,其剩余极化值(2Pr)和矫顽电场(2Ec)分别达到67.1μC/cm2和299.7kV/cm;同时还表现出良好的抗疲劳特性和绝缘性能.     

La和Nd掺杂的硅基Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的无疲劳特性及其机理的比较研究

采用优化的溶胶-凝胶(Sol-gel)技术,同一工艺条件下在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上成功地制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)和Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)铁电薄膜.X射线衍射(XRD)测试表明BLT和BNT薄膜具有单相的取向随机的多晶微结构;扫描电镜(SEM)的观测显示了这些薄膜具有50~100nm晶粒构成的均匀致密的表面形貌.利用铁电测试仪测定了以Cu为上电极而形成的金属-铁电薄膜-金属结构的电容器的铁电性能,得到了很好的饱和电滞回线.在最大外加场强为400kV/cm时,BLT和BNT薄膜的剩余极化强度(2Pr)和矫顽电场(2Ec)分别为25.1μC/cm2,203kV/cm和44.2μC/cm2,296kV/cm.疲劳测试表明,在1MHz频率测试下经过1.75×1010次读写循环后,由BLT和BNT薄膜组成的电容器几乎没有表现出疲劳,呈现很好的抗疲劳特性.分析比较了La和Nd掺杂对薄膜结构及铁电性能的影响及其机理.     

La和Nd掺杂的硅基Bi4Ti3O12铁电薄膜的无疲劳特性及其机理的比较研究

采用优化的溶胶-凝胶（Sol—gel）技术，同一工艺条件下在Pt／TiO2／SiO2／Si衬底上成功地制备了Bi3.25La0.75Ti3O12（BLT）和Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNT）铁电薄膜．X射线衍射（XRD）测试表明BLT和BNT薄膜具有单相的取向随机的多晶微结构；扫描电镜（SEM）的观测显示了这些薄膜具有50～100nm晶粒构成的均匀致密的表面形貌．利用铁电测试仪测定了以Cu为上电极而形成的金属-铁电薄膜-金属结构的电容器的铁电性能，得到了很好的饱和电滞回线．在最大外加场强为400kV／cm时，BLT和BNT薄膜的剩余极化强度（2Pr）和矫顽电场（2Ee）分别为25．1gC／cm^2，203kV／cm和44．2gC／cm^2，296kV／cm．疲劳测试表明，在1MHz频率测试下经过1．75×10^10次读写循环后，由BLT和BNT薄膜组成的电容器几乎没有表现出疲劳，呈现很好的抗疲劳特性．分析比较了La和Nd掺杂对薄膜结构及铁电性能的影响及其机理．     

LiAlSiO4基固体氧化物锂离子导电材料的研制

以LiNO3、Al（NO3）3·9H2O和（C2H5O）4Si为原材料,通过以聚乙烯醇位聚合剂的化学合成方法制备了LiAlSiO4基固体氧化物锂离子导电材料.材料的X射线衍射分析表明,实验获得了具有四方结构的单相材料,晶格常数为a=b=0.5170 nm、c=0.6295 nm.所制备的材料体现具有锂离子导电性,同时得出材料的导电性与材料体系中存在的锂离子的空位有关,适当地调整体系中锂离子缺陷可以提高材料的锂离子导电性.     

纳米Fe3O4协同微生物对黄褐土中PCB30的降解

研究了纳米Fe3O4协同微生物降解黄褐土中的2,4,6 三氯联苯(PCB30),以PCB30为唯一碳源时降解菌的生长状况,以及微生物接菌量、纳米Fe3O4投加量、PCB30浓度对黄褐土中PCB30降解的影响。PCBs降解菌经1 6S rDNA鉴定为假单胞菌Pseudomonas sp.,与草莓假单胞菌Pseudomonas sp.fragi同源性为75%。环境因素对黄褐土中PCB30降解效果有明显影响。微生物接菌量在0~0.8 mL(1×1 09cfu·mL-1)、纳米Fe3O4投加量在0~1 6.7 g·kg-1、PCB30浓度在0~1 0 mg·kg-1范围内时,PCB30残留率随着微生物接菌量、纳米Fe3O4投加量以及PCB30浓度的增大而降低。当三者都分别达到各自范围的上限时,微生物单一体系、纳米Fe3O4单一体系和纳米Fe3O4/微生物协同体系中PCB30残留率在反应7 d后分别为63.1 8%、43.27%和26.28%;纳米Fe3O4/微生物协同体系的降解效果明显优于微生物和纳米Fe3O4单一体系。     

超薄Al2O3绝缘栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件研究

采用原子层淀积（ALD）,实现超薄（3.5nm）Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（MOS-HEMT）.新型AlGaN/GaN MOS-HEMT器件栅长0.8μm,栅宽60μm,栅压为＋3.0V时最大饱和输出电流达到800mA/mm,最大跨导达到150ms/mm,与同样尺寸的AlGaN/GaNHEMT器件相比,栅泄漏电流比MES结构的HEMT降低两个数量级,开启电压保持在？5.0V.C-V测量表明Al2O3能够与AlGaN形成高质量的Al2O3/AlGaN界面.     

超临界CO2中以PEG20000为模板制备多孔材料Fe2O3

在超临界CO2中以聚合物PEG20000为模板,乙酰丙酮铁为前驱体制备Fe2O3多孔材料.研究了压力和温度对插嵌率的影响,并对材料进行了TG、XRD、N2吸脱附及SEM等表征.X射线衍射结果表明,产物主要由α-Fe2O3组成.根据产物的N2吸附-脱附等温线计算,产物的比表面积可迭361.01 m2/g,平均孔径为8 nm左右.SEM测试结果表明,产物由形状不规则的带有疏松结构的碎片组成.     

全氢聚硅氮烷浸渍裂解法制备高性能3D SiO2/Si3N4复合材料

以低黏度、润湿性好、陶瓷产率高的全氢聚硅氮烷为陶瓷先驱体, 通过多次浸渍-固化-裂解工艺制备了高性能三维石英织物增强氮化硅复合材料. 随着裂解温度的提高(从T₁, T₂到TT₃), 复合材料密度逐渐增加, 而弯曲强度先增后减. 在裂解温度T₂时, 先驱体具有较好的陶瓷化程度, 所制备的复合材料弯曲强度高达144.9 MPa, 且介电性能优良. 这些高性能源于较小的石英纤维损伤, 良好的纤维/基体界面微结构和高纯度致密氮化硅基体.     

Al_2O_3/TiAl基复合材料在空气中的高温氧化行为

研究了热压烧结的Al2O3/TiAl基复合材料在900℃静止空气中的断续氧化行为.结果表明,随着Nb2O5掺量的增加,氧化增重减小,氧化抗力明显改善,其初始氧化动力学符合线性规律,断续氧化动力学服从抛物线规律.Nb2O5掺量大的材料,因氧化产物中含有TiAl和Ti2AlN相,显示其良好的抗高温氧化性.在900℃温度断续氧化120h后,氧化膜主要由TiO2外表层、Al2O3次表层以及TiO2和Al2O3的混合内层构成,由外向内为富Al向富Ti的氧化物混合层过渡.靠近基体TiO2和Al2O3混合内层为多孔疏松状结构,孔洞是由于形成Ti的氧化物后生成的.整个氧化层厚约20μm.氧化膜表面均未形成均一的Al2O3保护膜,但形成的内层Al2O3膜与外层TiO2膜粘附性高,没有发生氧化膜脱落现象.原位自生的Al2O3微细颗粒,高温下促使其本身成核与生长,使得热力学形成其膜所需的最低Al含量降低;同时,增加了Ti离子由M/MO界面向O/MO界面扩散的势垒,从而降低了TiO2的生成率,提高了抗氧化性能;另外,形成从外向内由富Al向富Ti氧化物混合层过渡的复层结构,降低了O2?的内扩散,改善了复合材料的抗氧化性能.