应变诱导外延Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜铁电介电性能的频率依赖特性

基于修正的Landau-Devonshire唯象理论和Landau-Khalatnikov方程，研究了不同失配应变下外延Ba_0.6Sr_0.4TiO₃薄膜相稳定性和频率依赖的铁电介电性能。结果表明:室温下铁电c相、正交aa相和顺电相为稳态相且均为二级相变；在0.1 kHz的外加电场频率下，压应变增加了c相的面外剩余极化强度(P_r)和矫顽场(E_c)，而拉应变增加了aa相的面内剩余极化强度和矫顽场。此外，随着频率的增加，相界处P_r和E_c均增加，介电常数呈先快速后缓慢的下降趋势，最大调谐率逐渐减小且相应失配应变逐渐趋于零，这主要归因于频率的增加导致相变温度(ΔT_c)升高。进一步计算显示，面外的失配应变移动、调谐率降低和ΔT_c分别为0.017%、10.6%、7.3 ℃，其与面内结果(0.019%，9.7%，7.7 ℃)相近。     

冷烧并退火制备(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅陶瓷及其结构与电学性能

采用冷烧并退火方法制备了(Bi_0.5Na_0.5)_0.94Ba_0.06TiO₃无铅陶瓷,探究了退火温度对陶瓷物相,显微组织,介电、铁电及压电性能的影响。结果表明：冷烧并退火所得陶瓷均呈纯钙钛矿结构,在180℃冷烧所得坯体的相对密度为71.8%。冷烧坯体经1 000～1 100℃退火所得陶瓷的相对密度为81.7%～97.1%,平均晶粒尺寸为600～800 nm,介电弥散因子为1.85～1.96。在1 025、1 050、1 075和1 100℃退火陶瓷的退极化温度分别为130、137、135和123℃;在1 075℃退火陶瓷具有最大的饱和极化强度和剩余极化强度,分别为60.9μC/cm²和51.8μC/cm²。与常规固相法烧结的(Bi_0.5Na_0.5)_0.94Ba_0.06TiO₃陶瓷的击穿场强(<75 kV/cm)相比,冷烧...     

Pb（In1/2Nb1/2）O3-Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3弛豫铁电薄膜厚度尺寸效应研究

新一代弛豫铁电薄膜Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PIMNT)因兼具优异的电学性能与高的相变温度,在国内外获得广泛关注.为了探究不同薄膜厚度对PIMNT薄膜的结构及电学性能的影响,通过溶胶凝胶法制备了150 nm～1μm不同厚度的PIMNT薄膜,对其形貌结构以及电学性能进行了对比研究,在此基础上进一步研究了极化对其电学性能的影响.实验结果表明:随着厚度的增加,薄膜介电常数先增加后略有降低,剩余极化强度先增大后减小,矫顽场逐渐增大;在极化电压为18 V、极化温度和时间分别为100℃和5 min时,1μm厚度PIMNT薄膜的介电常数和损耗在100 Hz下分别为1 009和0.022,室温下的热释电系数达6.85×10^-4C·m^-2·K^-1,是目前主流的锆钛酸铅(PZT)薄膜的3倍左右.     

Cu掺杂La0.5Ba0.5CoO3-δ阴极材料动力学性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构La_0.5Ba_0.5Co_1-xCu_xO_3-δ(LBCC_-x,0≤x≤0.4)氧化物,系统地研究了Cu部分取代Co对LBCC_-x阴极材料的晶体结构、电导率和电化学性能的影响.研究结果表明：Cu掺杂La_0.5Ba_0.5CoO_3-δ增加了晶格体积和氧空位浓度,降低了电极材料的电导率.Cu部分替代Co有效改善了LBCC_-x阴极材料的电化学性能.当温度为750℃时极化阻抗为0.043Ω·cm^-2,La_0.5Ba_0.5Co_0.7Cu_0.3O_3-δ,(LBCC₃)表现出最优的氧还原反应活性.弛豫时间分布(DRT)分析表明,气体扩散是LBCC_-x阴极材料电催化...     

锆掺杂对Ba0.5Sr0.5Nb2O6陶瓷铁电性能的影响

采用部分共沉淀法制备了纯相及锆掺杂的Ba0.5Sr0.5Nb2O6无铅铁电陶瓷,研究了其相组成、致密度及铁电性能。结果表明,适量的掺杂锆,并引入SiO2为烧结助剂,可制备出致密、单一的钨青铜Ba0.5Sr0.5(ZrxNb1-x)2O6陶瓷。随着Zr4+掺杂量的增加,陶瓷的矫顽场Ec有所降低,剩余极化强度Pr和饱和极化强度Ps均减小。     

氮气氛围下热处理的Na0.5Bi0.5TiO3薄膜的低温介电性能研究

采用溶胶凝胶法在LiNaO3(LNO)衬底上制备Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)薄膜.部分NBT薄膜在氮气氛围下进行了热处理,记为NBT-N2.在100～400 K的温度范围内,测量了NBT-N2的介电性能.NBT-N2薄膜的介电频谱中出现了损耗峰,存在弛豫现象.利用Arrhenius公式拟合弛豫所对应的激活能,发现在NBT-N2薄膜中存在2个热激活过程:一个对应氧空位电离引入的极化子的跳跃跃迁;另一个对应导电电子与偏离氧八面体中心的Ti离子之间的耦合.此外,采用复阻抗谱分析了NBT-N2薄膜中的介电弛豫过程,在测试温度范围内,随着温度的升高,该弛豫过程逐渐趋向于理想的德拜模型.     

LaAl0.5Ni0.5O3钙钛矿的制备及其对甲烷干重整的催化性能

采用硬模板法制备比表面积大的介孔LaAl_1-xNi_xO₃钙钛矿催化剂,将其用于碳中和甲烷干重整领域,研究不同温度下的反应活性。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、热重分析(TGA)对制备的催化剂进行表征。结果表明:LaAl_0.5Ni_0.5O₃催化剂在反应过程中表现出了最优异的活性与稳定性。在反应温度为750 ℃,空速GHSV=36 000 mL/(g·h)的反应条件下, CH₄与CO₂的转化率分别达到69.8%和81.5%,经25 h稳定性测试后CH₄与CO₂的转化率仅分别降低2.7%和3.3%。这是由于在H₂-Ar混合气还原过程中,LaAl_0.5Ni_0.5O₃催化剂获得了比LaAl_0.7Ni_0.3O₃催化剂更多的Ni活性位点,同时获得了比LaAl_0.3Ni_0.7O₃催化剂更优异的抗烧结、抗积碳性能。     

Hf0.5Zr0.5O2超薄薄膜铁电性及其晶相演变

超薄Hf0.5Zr0.5O2(HZO)铁电薄膜在低功耗逻辑器件和非易失性铁电存储方面有着巨大的应用潜力.本文制备了不同厚度HZO薄膜，并使用不同退火温度进行处理，在最优温度条件下所制备薄膜的两倍剩余极化强度(2Pr)可达~40 μC?cm-2，其矫顽场(Ec)低至±1.15 MV?cm-1，响应速度明显优于传统铁电材料.研究表明，虽然HZO薄膜正交相(Pca21)与其铁电性有极大关系，但过高的退火温度将导致四方相(P42/nmc)向单斜相(P21/c)转变，从而降低铁电性.本研究为高性能HZO铁电器件的研究提供了参考.     

Bi2O3电致变色薄膜的膜厚甄选

为了得到能够呈现出合理电致变色性能的Bi₂O₃薄膜,需要筛选其膜厚.通过磁控溅射法制备得到厚度为20～300 nm的Bi₂O₃薄膜,并利用UH4150紫外可见(ultravioletvisible,UV-Vis)分光光度计和CHI-660e电化学工作站测试薄膜的电致变色性能.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)分别检测了薄膜的表面形貌和物相结构.对变色对比度(?T_{λ=550 nm})、电致变色效率(η)以及性能保留度(R_?T、R_η)的表现进行综合甄别,发现膜厚介于60～120 nm之间的Bi₂O₃薄膜的?T和η分别达到25%和10 cm²/C,并且具有较高的电致变色性能保留度(R_?T=20%、R_η=44.6%).这可能与...     

外尔半金属Co3Sn2S2薄膜的制备和电磁性质研究

外尔半金属Co₃Sn₂S₂是一种新型的拓扑量子材料，具有独特的拓扑能带结构，被认为是一种非常有潜力的自旋电子材料，而制备电子器件的重要一步是该材料的薄膜化.采用磁控溅射方法分别在Si O₂(300 nm)/Si(100)和Al₂O₃(0001)衬底上生长Co₃Sn₂S₂薄膜.X射线衍射(XRD,X-ray Diffraction)显示Co₃Sn₂S₂薄膜的结构随厚度而变化.在不同衬底上，Co₃Sn₂S₂薄膜的生长情况也不同，较薄的Co₃Sn₂S₂ (<200 nm)适合生长在Al₂O₃(0001)衬底上，而较厚的Co₃Sn     

不同对称性下超导电性的研究

对序参量用单个基函数展开时的超导电性作了系统的计算,结果表明,为了得到相同的T_c,不同对称性所需要的耦合强度是不一样的;各向异性序参量相应的2Δ(0)/k_BT_c和ΔC_es(T_c)/C_en(T_c)值与BCS理论值有很大的不同。要解释高温超导电性的实验结果,只考虑单波展开是不够的,应该进一步研究两个或多个波混合的情况。通过对实验结果的分析和对混合波情况的初步研究,我们认为d_x²-y²+s*混合波对称性能够与较多的实验结果相吻合。     

PEG/WCl6添加比例对WO3薄膜形貌及气敏特性的影响

以氯化钨(WCl₆)、无水乙醇(C₂H₅OH)和二甲基甲酰胺(C₃H₇NO)为前驱体,以聚乙二醇(PEG-1000)为造孔剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备WO₃多孔薄膜,考察了PEG与WCl₆添加比例对薄膜形貌结构和气敏特性的影响.结果表明,在PEG与WCl₆添加比例为0.5时可获得形貌均一、孔隙率高、比表面积大的WO₃多孔薄膜.所获WO₃薄膜具有单一的单斜晶系结构,主要由直径为20~60nm的纳米颗粒所构成.气敏特性研究结果表明,WO₃多孔薄膜呈现n型半导体特性,在最佳工作温度100℃时表现出对NO₂良好的气敏性能;WO₃薄膜的成膜机理表明,造孔剂PEG-1000引导无机材料形成高孔隙率和高比表面积的三维多孔薄膜结构,该多孔结构有望作为NO₂气体的潜在气敏材料.     

一种高性能铁基纳米晶合金的软磁性能研究

在Finemet合金FeSiNbBCu系列的基础上,设计了Fe75.9Cu1Si13B8Nb1.5Mo0.5Dy0.1合金铁芯,用于研究铁芯的软磁性能.结果表明:Fe75.9Cu1Si13B8Nb1.5Mo0.5Dy0.1的工业化非晶合金带材在铸态下为完全的非晶态结构,真空退火后在非晶基体上析出了α-Fe纳米晶相.Fe...     

镁掺杂钛酸锶铅钡薄膜的介电调谐性能研究

采用Sol-Gel法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备出未掺杂和掺杂Mg的（Ba0.5Sr0.5）0.85Pb0.15-TiO3薄膜．采用XRD、SEM和Agilent 4294A精密阻抗分析仪研究了Mg掺杂量对薄膜的结晶性,表面形貌和介电性能的影响．结果表明：随着Mg掺杂量的增加,PBST薄膜的介电常数减小,介电损耗降低,介电调谐量先减少后增加．当Mg掺杂量为0．8mol％时,PBST薄膜具有最大的优值因子．     

Room-temperature ferroelectricity in strained SrTiO3

Systems with a ferroelectric to paraelectric transition in the vicinity of room temperature are useful for devices. Adjusting the ferroelectric transition temperature (T(c)) is traditionally accomplished by chemical substitution-as in Ba(x)Sr(1-x)TiO(3), the material widely investigated for microwave devices in which the dielectric constant (epsilon(r)) at GHz frequencies is tuned by applying a quasi-static electric field. Heterogeneity associated with chemical substitution in such films, however, can broaden this phase transition by hundreds of degrees, which is detrimental to tunability and microwave device performance. An alternative way to adjust T(c) in ferroelectric films is strain. Here we show that epitaxial strain from a newly developed substrate can be harnessed to increase T(c) by hundreds of degrees and produce room-temperature ferroelectricity in strontium titanate, a material that is not normally ferroelectric at any temperature. This strain-induced enhancement in T(c) is the largest ever reported. Spatially resolved images of the local polarization state reveal a uniformity that far exceeds films tailored by chemical substitution. The high epsilon(r) at room temperature in these films (nearly 7,000 at 10 GHz) and its sharp dependence on electric field are promising for device applications.     

全化学溶液法制备SrTiO3缓冲层

 化学法制备SrTiO₃薄膜成本低、效率高,适合用于YBa₂Cu₃O_7-δ（YBCO）涂层导体的缓冲层。采用全化学溶液沉积法在Ni-5W金属基带上外延生长了SrTiO₃（STO）缓冲层薄膜。以乙酸盐、钛酸丁酯为原料配制均匀稳定的STO种子层、La_xSr_1-xTiO₃种子层和STO 缓冲层前驱溶液。研究了STO 种子层薄膜厚度对在STO/Ni-5W（200）上沉积STO 外延薄膜性能的影响,结果表明,在880℃烧结温度下制备的3 层STO 种子层上可以制备出表面光滑平整、具有（200）择优取向的STO 缓冲层。尝试将La 元素掺入STO 中制得稳定的LSTO 前驱液,在LSTO/Ni-5W 结构上制备了具有（200）择优取向的STO 缓冲层薄膜,可作为YBa₂Cu₃O_7-δ涂层导体的缓冲层。     

Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3薄膜的介电调谐性能

采用溶胶凝胶工艺,在Pt／Ti／SiO2／Si衬底制备了Mg掺杂Ba（Zr0．25Ti0．75）O3（BZT）薄膜．利用X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BZT微结构和介电调谐性能的影响．结果表明Mg掺杂BZT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;5mol％Mg掺杂BZT薄膜有最大的优值因子为16．3,其介电常数、介电损耗和调谐量分别为289．5、0．016和26．8％．     

Mn掺杂PBST薄膜的溶胶-凝胶工艺制备及介电调谐性能

采用溶胶-凝胶工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Mn掺杂的钛酸锶铅钡PBST铁电薄膜.探讨了掺杂后PBST薄膜的微观结构及其铁介电性能.实验结果表明:随着Mn的掺杂量的增加,PBST薄膜的晶化质量变好,介电常数、介电损耗和调谐量均有减小的趋势,其优值因子有显著的提高.在测定频率为1 MHz下,掺杂后的PBST薄膜介电常数和介电损耗呈下降趋势,薄膜的介电常数从未掺杂的1 250降低至掺杂后的610,同时介电损耗由0.095减小到0.033,当Mn为J4 mol％时,有最小的介电损耗0.033,虽然调谐量不是最高的,但有最大的优值因子(FOM),其微波介电综合性能有所改善.