纳米相铁电钛酸铅超微粉的相变

随着光电子学的发展,纳米材料正起着越来越重要的作用.近来的理论研究表明,纳米尺寸的半导体微晶具有较高的三阶非线性极化率和快速响应速度.因此,纳米材料的研究十分活跃.但由于多元化学组成和很高的结晶温度,采用普通的工艺以及气相冷凝的方法难于得到纳米尺寸的铁电粒子.然而,体材料中纳米相的研究可以追溯到50年代,Kanzig在纯净的BaTiO_3中观察到了环境温度高于Curie温度时存在着尺寸为10～100nm的极性微区.这种极性微区现在称为Kanzig微区.后来,扩散相变的研究、微畴-宏畴转变的研究等都采用了这一概念.     

BaTiO_3铁电玻璃陶瓷的制备及其结构研究

电子元器件小型化和集成化的发展趋势日益增加了对独石、厚膜等薄层电容器的需求.单层介质厚度已降至20μm以下.为制备高质量的薄层电容器,采用在亚微米级尺度上均匀的原料势在必行.为了改善铁电材料的介电性能和烧结特性,掺入适当玻璃相或其它添加剂常常是必需的.特别是在厚膜工艺中,作为粘结剂的大量玻璃相更是必不可少.通常铁电相和玻璃相的混合是通过机械球磨方式实现的.铁电微粉的团聚特征和机械混合方式本身都限制了均匀性的进一步提高.     

纳米Fe的低温比热

纳米微晶是由纳米量级(1～100nm)晶粒构成的多晶物质.纳米微晶是由两种组元组成,其一为晶体组元,该组元中所有原子都位于晶格内的格点上;另一部分为界面组元,其原子都位于晶粒之间的界面上.由于纳米微晶物质的界面比大尺寸晶粒物质大得多,且晶体组元又远小于大尺寸晶粒物质,这样纳米微晶就表现出不同于普通晶体的结构特点和物理性质.纳米铁的磁性和Mǒssbauer谱的测量表明,纳米Fe的饱和磁化强度远小于大块α-Fe和非晶铁的饱和磁化强度,并且纳米Fe界面组分的居里温度T_c比大块多晶Fe低,这意味着     

非晶态SiO2中纳米ZnS的量子尺寸效应与非线性光学效应

纳米材料是低维材料的一种,是目前材料科学研究的热点和前沿.纳米复合材料因具有很强的非线性光学效应而引起人们的兴趣.1983年Jain和Lind首先发现掺有Cd(SSe)的玻璃具有较高的三阶非线性极化率和高的响应速率,Cd(SSe)的尺寸被估计为10～100nm.这揭开了半导体掺杂纳米复合材料的研究序幕.多年来有许多人从事这方面的研究工作,日本的Nogami等研究了CdS,PbS,CuCl,CdTe等分散在SiO_2玻璃中的复合材料的量子尺寸效应和吸收光谱.西安交通大学电子材料研究所在这方面作了大量的研究工作,制备了一系列化合物牛导体微晶与多孔SiO_2玻璃的复合材料,并且研究了复合材料的结构与特性。     

应用Raman光谱方法研究玻璃炭纳米晶体的键距畸变特征

键距(或晶格)畸变与晶粒尺寸、晶界结构一样都是纳米晶体结构研究的重要方面.有关晶格畸变对纳米晶体性能的影响已有较多研究工作发表,但关于纳米晶体的键距(或晶格)畸变特征则未见专门报道.本文从Fitzer炭键键距公式出发,建立一种键距畸变的Raman光谱分析方法.应用这种方法可以测量玻璃炭纳米晶体sp~2杂化键的最可几键距b_g、平均键距(?)_g、键距畸变△b_g以及键距膨胀率α等参量.指出,畸变可能主要存在于晶粒边界附近形成畸变键距过渡层,并对过渡层中的键距膨胀现象从电子结构角度进行了初步探讨.1 实验过程通过控制炭化温度制备具有不同晶粒尺寸的玻璃炭试样.试样的X射线分析在D/max-rA衍射仪上进行.分析结果表明经800℃至2300℃炭化得到的玻璃炭均具有乱层石墨微晶结构.试样晶粒尺寸(六元环炭原子面大小)L_a的X射线测试结果列于表1,L_a的测量误差为0.04nm.Raman光谱分析在Spex-1403型谱仪上完成.Ar~+激光器的波长为488nm、功率为500mW.试样环境为室温大气环境.测试结果如图1所示.由于玻璃炭Raman谱中G线与D线略有重叠,故图中的G线谱形已经过计算机分峰处理.     

玻璃表面上晶粒择优取向的分子筛膜的合成

沸石分子筛是一种具有规整微孔结构的微晶材料,其微孔孔道可以根据分子的大小和形状区分和识别不同分子,因此分子筛作为一种主体材料,其微孔孔道能够组装有机或无机原子、分子以及超分子化合物,形成在光储存、非线性光学、电化学和光电学等领域具有奇特性质的主客体新材料.分子筛微晶颗粒大小一般只有几个微米,因而分子筛作为主体材料的研究和应用具有尺寸局限.大晶粒分子筛的合成使得晶粒增大至几十或几百个微米,但作为主体材料仍局限于一个微晶尺寸大小.利用水热合成方法,在目的载体表面制备分子筛膜可以突破单个分子筛微晶尺寸限制,是制备大尺寸主客体材料的新方法,但一般晶粒取向随机,不能满足主客体材料研究的需要.应用载体表面的修饰和模板作用控制晶体生长的方法,可以制备择优取向的分子筛膜.由于预修饰会改变目的载体表面,探索分子筛微晶晶粒的自组织择优取向生长更具有重要意义,本文报道了Silicalite-1分子筛微晶在玻璃表面上取向生长的结果.1 实验玻璃载体选用普通载玻片,未经任何预修饰.合成Silicalite-1分子筛膜的原料由硅溶胶(SiO_2质量分数为27%).四丙基溴化铵溶液、氢氧化钠溶液和蒸馏水混合制备,原料液的摩尔配比为:4Na_2O100SiO_210 000H_2O 5TPABr.老化一定时间后,转移到高压釜内     

分散有ZnS:Mn2+纳米微粒的玻璃的制备和光学性质

近年来半导体纳米微粒的光物理性质引起了人们越来越大的研究兴趣。半导体微晶随着其尺寸的变小能够表现出光物理性质上的量子尺寸效应。以往人们研究涉及较多的是半导体微晶的本征特性及其与周围介质的作用。自从Bhargava等报道了化学反应合成的ZnS:Mn~(2+)纳米微粒的光学性质,掺杂半导体纳米微粒发光性质的研究受到了极大的重视。掺杂纳米微粒有可能成为新的一类发光材料。     

Fe基纳米微晶晶化相的穆斯堡尔谱和核磁共振研究

近年来,铁基微晶合金FeCuMSiB(M=Nb,Cr,V,W,Ta)具有优异的软磁特性引起人们的重视,其最好的软磁性能可以通过最佳的热处理条件得到,此时在非晶中,会均匀地长出直径约为10nm左右的FeSi相晶粒,与剩余的非晶相形成纳米微晶的晶粒与晶界.Herzer等人曾利用无规各向异性模型来解释该材料具有优异磁性能的原因,认为晶粒尺寸D足够小会使有效磁各向异性常数减小,其值与D~6成正比.然而,一些实验已经证实提高退火温度(例如T_a>600℃),其磁性能会急剧变坏,但此时的晶粒尺寸并未明显地变化,因此有关磁性能与材料微结构之间的关系还有待进一步的研究.     

CuO/SiO2纳米复合材料的合成及其光学特性研究

1983年,Jain和Lind首先研究了掺Cd SxSe_(1-x)半导体微晶玻璃的非线性光学性能,发现其具有大的非线性系数和高的非线性响应速度.人们研究了这类非线性光学材料,并在材料性能的改进和影响材料非线性性能的微观机制,以及新的制取方法、原形器件等方面做了许多有意义的工作.但是,到目前为止,有关半导体微晶玻璃的非线性增强机理、粒径、介质本身对性能的影响,材料制备及其稳定性等问题都有待于进一步探索和研究.本文主要采用溶胶-凝胶工艺(Sol-Gel)在较低的温度下制备出CuO/SiO_2纳米复合材料,并对其结构及光     

改性锆钛酸铅反铁电陶瓷的热致伸缩

研究了Pb_0.99Nb_0.02[（Zr_1-xSn_x）_1-yTi_y]_0.98O_3体系反铁电/铁电准同型相界附近典型化合物的热致伸缩性质.实验结果显示热致伸缩是由于温度诱导相变引起的,伸缩量的大小和方向与相变类型有以下关系:在反铁电正交相向四方相转变、铁电低温菱方相向高温菱方相转变和反铁电相向铁电或顺电相转变时晶体体积膨胀,铁电向反铁电或顺电转变时体积收缩.其中反铁电与铁电之间转变引起的应变伸缩量最大,高温铁电向低温反铁电相转变时线应变量dL/L_0和应变速率（dL/L_0）/dT分别可以达到2.8×10~(-3)和7.5×10~(-4)K~(-1).     

反铁电/铁电相界附近PbLa(Zr,Sn,Ti)O3陶瓷性能研究

采用固相烧结工艺制备了位于反铁电/铁电(AFE/FE)相界附近两个组分的PbLa(Zr,Sn,Ti)O₃ (PLZST)陶瓷样品. 研究了电场作用下样品的电致伸缩效应及等静压力对反铁电/铁电相界附近PLZST陶瓷相变、介电性能的影响. 在交变电场作用下, 两个样品总应变量分别达到0.21%及0.13%. 随着等静压力的增加, 反铁电PLZST陶瓷铁电/反铁电转变温度降低, 反铁电/顺电转变温度上升; 随着等静压力的增加, PLZST铁电陶瓷铁电/顺电转变温度降低.     

铁基软磁纳米微晶中非晶相的M(?)ssbauer谱研究

软磁纳米微晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金(即Finement)由其非晶薄带退火后得到。它由粒径10～20nm的α-Fe(Si)晶粒和剩余非晶相组成。其优良的性能和结构有关,而经540℃退火得到的纳米微晶具有最佳的软磁性能,此时,剩余非晶相约占30％～40％。非晶相(包括非晶与晶粒之间的界面层)对交换耦合有重要作用。本文选取Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8,Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和另一成分较简单的纳米微晶(Fe_3Si)_(0.95)Nb_(0.05),以M(?)ssbauer谱分析为主要手段,研究这3种微晶的非晶相的微结构,发现存在一个具有弱磁性的界面层,可能对交换耦合起重要的作用。     

纳米微晶Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8在不同温度下的磁性研究

自1988年日本Yoshizawa研制成纳米微晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9软磁合金以来,在研制新型纳米微晶及探讨其优良软磁性能的机理等方面都有了很大进展.新型纳米微晶Fe(CuCrV)SiB软磁合金具有更好的性能价格比.本文报道了经不同温度退火处理后的纳米微晶 Fe_(69.5)(CuCrV)_(9.5)Si_(13)B_8 在不同温度下的磁性测量结果,并对经540℃退火后磁性能最佳的机理做了有益的探讨.     

用离子注入方法在SiO_2中制备纳米α-Fe微晶及其性能研究

纳米微晶材料的制备和它的性能研究,是近几年来迅速发展起来的一门新学科。现有气凝、光化学和非晶晶化等多种制备纳米微晶方法.文献[1]首次报道了用~(57)Fe离子注入Cu中获得了纳米α-Fe微晶。该方法的原理是用强制的方法(离子注入),使两种不固溶的元素镶嵌在一起,然后经高温退火,使其中的注入元素偏析出来.由于注入离子的深度只有几十纳米,所以偏析的微晶颗粒大小也只能在此范围之内.本文报道了Fe离子注入SiO_2,的结果,     

由非晶晶化带备的纳米晶Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9表面的扫描隧道显微镜研究

非晶态Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9合金在晶化温度以上退火,可以形成由直径10—20nm、具有体心立方结构的Fe(Si)固溶体微晶及4—5个原子层厚的晶界非晶相组成的纳米微晶合金.与非晶态合金相比,具有饱和磁感强度高、矫顽力低、高频损耗低等优点,是一种综合性能极佳的新型软磁材料.     

研究Cu,Nb对Fe-Si-B非晶合金晶化形成纳米微晶合金的作用

用非晶合金晶化法已制备出多种成分的纳米微晶合金,其典型成分为Fe-M′一M″-Si-B,这里 M′代表 Cu,M″代表 Nb,Mo,V,Hf,Ta 等元素.M′,M″为纳米结构形成元素.由于这种微晶合金具有优异的综合软磁特性,已成为新一代软磁合金.目前在纳米微晶合金的制备工艺及磁学研究等方面已取很大进展,但对纳米结构形成元素的行为尚不够清楚.本文试图用 DTA(或 DSC)方法研究添加元素 Cu,Nb 对 Fe-Si-B 非晶合金化过程中晶化激     

ZnS-SiO2纳米复合材料的结构和性能

随着微电子学和光电子学的发展,信息处理要求存储材料具有极高的存储密度和极快的响应速度.近来理论研究表明,当半导体晶粒的尺寸小于10nm时,材料的三阶非线性极化率和快速响应速度都将提高.因而纳米复合材料可望成为一种优越的存储材料,并引起人们的广泛关注.1983年,Jain等在Cd(SSe)掺杂玻璃中观测到了较大的三阶非线性光学系数.1989年,Nogami等通过Sol-gel工艺制备了半导体掺杂的凝胶玻璃.我们也采用类似的工艺制备了CdS掺杂的凝胶玻璃,并观察了量子尺寸效应和非线性光学效应.但对这种纳米粒子掺杂形成的复合材料的结构,还缺乏了解.本文通过溶胶凝胶工艺,制备了ZnS分散在SiO_2玻璃中的纳米复合材料.采用XRD,TEM,RDF,Raman光谱对其结构进行了表征.并通过吸收光谱观察到了蓝移现象.利用简并四波混频(DFWM)方法测量了其三阶非线性光学系数.最后讨论了结构对性能的影响.     

两亲PS-b-PAA共聚物水溶液中球形碳酸钙复合物的合成及其热分解性质

在两亲聚苯乙烯-丙烯酸嵌段共聚物(简称PS-b-PAA)的水溶液中合成了球形碳酸钙复合物. 扫描电子显微镜(SEM), X射线衍射(XRD)分析表明: 所合成的复合物球径随PS-b-PAA浓度增加而减小, 其中碳酸钙为方解石晶型但其微晶尺寸及形貌则各有差异. 运用红外和TG-DTA分析了复合物中各组分及其对应的热分解行为, 表明复合物由PS-b-PACa和纳米CaCO₃微晶组成, 其中PS段在330℃左右分解, 而PACa段在400℃以上分解, 在复合物中的热稳定性明显提高, 且有规律性变化. 利用匹配理论初步解释了共聚物浓度条件的改变导致了复合物特殊而规律性的内部微晶性质、外部形貌特征和热分解行为.     

二氧化硅凝胶玻璃基质中硒化锌纳米晶的原位生长及光谱表征

采用溶胶凝胶法和气氛还原热处理工艺在二氧化硅凝胶玻璃基质中原位生长硒化锌纳米晶, 首次获得了均匀、透明、亮黄色的ZnSe-SiO₂凝胶玻璃纳米复合材料. 利用X射线衍射(XRD)、UV-VIS吸收光谱和Raman光谱对复合材料中的ZnSe纳米粒子进行了光谱表征. 观测到均匀分散在凝胶玻璃中的硒化锌纳米晶XRD衍射峰的宽化、带间吸收边的蓝移及Raman散射光谱的移动和非对称的宽化. 利用实验数据从理论上对凝胶玻璃中ZnSe纳米晶平均粒径的计算, 结果表明X射线衍射、光吸收边蓝移以及Raman光谱的估算结果基本一致, 平均直径为4.6 nm左右, 并对它们之间的偏差进行了分析.     

嵌埋于极化BaTiO3薄膜内的Ag纳米微粒对基体中二次谐波产生的增强作用

近年来,铁电薄膜的光学性质引起了许多研究者的注意.除较为常用的电光效应外,人们还发现了极化后的BaTiO_3薄膜在激光辐射下产生很强的二次谐波,表明这类材料在非线性光学领域有很好的应用前景.最近,我们利用sol-gel过程制备具有嵌埋结构的铁电薄膜——金属纳米微粒体系,发现这类新型材料具有很特殊的光吸收性质.本文对这类材料的二次非线性光学性质进行了研究,发现金属纳米微粒对铁电薄膜中二次谐波的产生有明显的增强作用.实验所用的样品为淀积在石英玻璃基片上的、嵌埋Ag纳米微粒的BaTiO_3薄膜,用sol-gel法制备,具体过程见文献[2].石英基片的厚度为lmm,面积约为1.5cm~2,利用局部腐蚀法和台阶测厚仪测得薄膜厚度在1.6～2.0μm之间.样品的极化过程在两块极