Mg掺杂Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜的制备及其多铁性能表征

GaFeO_3(GFO)是一种同时具有室温铁电和低温亚铁磁性的单相多铁材料,且其磁性转变温度可以通过调节Fe元素含量提高至室温,具有广阔的应用前景.研究发现,室温下Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜具有铁电性和弱磁性,但是由于薄膜的漏电流较大,制约了其实际应用.采用溶胶-凝胶法结合旋涂工艺成功制备了Mg掺杂的Ga_(0.6)Fe_(1.4)O_3薄膜,薄膜厚度约为100 nm,并对Ga_(0.6)Mg_xFe_(1.4-x)O_3(GMFO)薄膜的铁电性尤其是漏电性能进行了表征.研究结果表明:Mg离子掺杂的薄膜样品在室温下表现出铁电性,当x=0.05时,薄膜具有相对而言优良的铁电性能,矫顽电场强度(E_c)为25 kV/cm,剩余极化强度(P_r)为4.89μC/cm~2;适量Mg离子的掺杂可以使薄膜的漏电流密度降低2个数量级,x=0.05时,对应薄膜的漏电流最小,漏电流密度在10~(-1)～10~(-5) A/cm~2范围内.随着Mg离子掺杂含量的继续增加,薄膜的漏电流密度逐渐变大.压电力显微技术(PFM)测试结果表明,GMFO薄膜的力电耦合主要来自于薄膜的线性压电信号.GMFO薄膜具有室温弱磁性,当x=0.05时,薄膜具有最大的剩余磁化强度为9.8 emu/cm~3.该实验结果对于提高GFO多铁材料的性能,从而实现纳米器件的应用具有重要的指导意义.     

非晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜的低波动阻变特性研究

基于化学溶液法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了非晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜,研究了其表面形貌、介电特性和阻变特性.结果表明:非晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜无明显晶界存在,其P-E和C-V曲线无滞后特征,其I-V曲线展示了双极性阻变行为.高低阻态的导电机制研究表明该双极性阻变行为由氧缺陷导电细丝断开/连接主导.通过与氧缺陷导电细丝主导的晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜基阻变行为对比,发现非晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜阻变的波动性较小,这与其无晶界密切相关.该研究可为开发低波动的阻变器件提供一定指导.     

镍掺杂Ca_3Co_4O_(9+δ)材料的制备与磁性研究

采用溶胶-凝胶法制备了热电材料Ca_3Co_(4-x)Ni_xO_(9+δ)(x=0,0.17,0.25)粉体.利用XRD和SEM对材料的物相和形貌进行分析,XRD测试结果表明,随着镍掺杂含量增加,衍射峰向小角度偏移,说明了镍元素已经进入了Ca_3Co_4O_(9+δ)晶格中.通过SEM扫描发现,材料的晶粒呈层状结构且尺寸大小均匀.通过振动样品强磁计(VSM)对样品磁性进行分析,发现镍元素的掺杂对样品的磁性有轻微的影响.     

与CMOS后端工艺高度兼容的Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2铁电电容的制备和性能研究

最近,在氧化铪薄膜材料中掺杂适量元素发现了铁电性,因为氧化铪薄膜材料与传统的钙钛矿结构铁电材料相比具有可微缩性化、较大的矫顽电场、与CMOS后端工艺高度兼容等优势,从而引起了广泛的关注.该文对应用于铁电场效应晶体管(FeFET)的存储介质Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2(HZO)基铁电薄膜的制备进行了研究.采用原子层沉积法(ALD)制备HZO基铁电薄膜,研究了不同厚度(9 nm、19 nm、29 nm)、不同顶电极(TaN、Pt),以及不同退火温度(450～750℃)对HZO铁电薄膜的铁电性能的影响.结果表明,选用TaN作为上电极,退火温度为550℃时,19 nm厚氧化铪铁电薄膜表现出更加优异的铁电性能.同时,表征了HZO铁电薄膜的保持和疲劳性能,以及HZO铁电薄膜在高低温环境下的稳定性.     

~(60)Co-γ射线辐照对PbZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(111)铁电薄膜性能的影响

采用脉冲激光沉积方法在SrTiO_3衬底上制备了SrRuO_3底电极和(111)择优取向的PbZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3外延铁电薄膜,通过顶电极Pt的构建形成了Pt/PbZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(111)/SrRuO_3铁电电容器结构,然后对PbZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(111)铁电薄膜开展了~(60)Co-γ射线总剂量辐照效应实验.结果表明:随着γ射线辐照剂量的增加,PbZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(111)铁电薄膜中的带状畴数目逐渐减少,剩余极化强度、矫顽场和电容值轻微减小,当辐照剂量为5 Mrad(Si)时,剩余极化值、矫顽场和电容值的衰减幅度仅12.4%、10.36%和13.78%;漏电流仅在高剂量辐照后产生轻微增大.可见,PbZr_(0.1)Ti_(0.9)O_3(111)铁电薄膜具有较好的抗辐射能力,在航空航天领域有一定的应用前景.     

双金属氧化物Bi_(3.43)Co_(0.57)O_(5.9)电极材料的制备及其电化学性能研究

利用水热法制备了铋-钴双金属氧化物(Bi_(3.43)Co_(0.57)O_(5.9))电极材料并用于超级电容器的构建,通过X-射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安法(CV)、恒电流充放电法(GCD)以及交流阻抗法(EIS)等手段对材料进行物理及电化学性能测试。结果表明:合成的Bi_(3.43)Co_(0.57)O_(5.9)作为超级电容器的电极材料具有很好的电化学性能。当电流密度在1 A/g时,Bi_(3.43)Co_(0.57)O_(5.9)电极材料的比电容为890.6 F/g;当电流密度增加至5 A/g时,比电容仍保持在705.3 F/g。10 A/g电流密度下,2 000次恒电流充放电循环后,比电容保持率高达92.3%,表明该材料具有出色的循环稳定性。     

稀土掺杂Ca_(1.995)Ba_(0.005)Zn_4Ti_(15)O_(36):Pr~(3+),Na~+红色荧光粉的合成和敏化发光

利用溶胶-凝胶法和高温固相法制备了双掺杂的Ca_(1.995)Ba_(0.005)Zn_4Ti_(15)O_(36):Pr~(~(3+)),Na~+发光材料(杂质离子为Sm~(3+),Eu~(3+),Gd~(3+),Tb~(3+),Dy~(3+),Tm~(3+)).实验结果表明溶胶-凝胶法制备的前驱体在1 000℃灼烧24 h,与高温固相法在1 200℃灼烧48 h得到的样品相比,溶胶-凝胶法制备样品的发光性质较好.通过测定样品的激发光谱和发射光谱,发现在Ca_(1.995)Ba_(0.005)Zn_4Ti_(15)O_(36)基质中,Sm~(3+),Eu~(3+),Gd~(3+),Tb~(3+),Dy~(3+)和Tm~(3+)的引入增强了Pr~(3+)的红光发射,其中Eu~(3+)的作用最强.Ca_(1.995)Ba_(0.005)Zn_4Ti_(15)O_(36):0.006 Pr~(3+),0.006Na~+,0.004 Eu~(3+)是一种新型红色长余辉发光材料.     

La(1-x)NdxNiO3(0≤x≤0.25)的制备及结构研究

采用柠檬酸盐法制备La(1-x)NdxNiO3前驱体样品．利用热分析仪(DTA—TG)对前驱体进行测试，结合X射线衍射(XRD)对不同温度烧结样品结构分析，结果表明，在750℃以上烧结得到了单相的La(1-x)NdxNiO3固溶体材料(0≤x≤0．25)，随着Nd掺杂比例x值的增大，材料的晶格发生变化，a轴收缩，c轴伸长，晶格畸变增大．     

球形Li_(1.5)Mn_(0.75)Ni_(0.15)Co_(0.10)O_2的制备工艺及性能研究

为了获取前躯体Mn_(0.75)Ni_(0.15)Co_(0.10)CO_3的最佳制备工艺,对共沉淀反应的pH值与氨含量最佳值进行了实验研究.实验表明:pH值为7.6,氨含量[NH_3]/[M]为0.12是材料最佳的前躯体制备工艺,所得到的前躯体球形度好,颗粒表面光滑,粒径分布均匀.为了制备电化学性能优异的正极材料,对前躯体最佳煅烧温度与配锂量进行研究.实验表明:当煅烧温度为850℃,锂含量[Li]/[M]为1.5时,所得到的富锂正极材料Li_(1.5)Mn_(0.75)Ni_(0.15)Co_(0.10)O_2球形形貌完整,具有良好的层状晶体结构.在2.0~4.8V、0.1C充放电条件下,首次放电容量为269.6mAh/g,在5C倍率下其放电比容量仍高达154.4mAh/g,显示出优异的倍率性能.     

不同退火气氛下BNT铁电薄膜的制备及其性能研究

采用溶胶凝胶法(sol-gel)并分别在N2和O2中退火,制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)铁电薄膜.对样品进行X射线衍射(XRD)测试,用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行表征并用铁电分析仪分析其铁电性能(P-E).实验结果显示样品具有纯BTO钙钛矿晶体结构,均匀致密的表面形貌,很好的铁电性能(Pr25 kV/cm2).在O2中退火的BNT薄膜具有更优异的结构和性能,说明O2环境能够有效抑制退火过程中氧空位的产生.     

La1-xCaxMnO3薄膜的制备及结构和磁性研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在表面氧化的Si (100)基片上制备了La1-xCaxMnO3 (x=0,0.1,0.15) 薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)及振动样品磁强计(VSM)对样品的结构、形貌和磁性进行了研究.结果表明:薄膜为正交钙钛矿结构,具有平整的表面,La0.85Ca0.15MnO3样品的薄膜厚度为334 nm.样品在居里温度附近发生铁磁-顺磁转变,随着Ca2+掺杂浓度的增加,样品的居里温度变大,x=0.15时,样品的居里温度为299 K.     

Al_2O_3增强Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3基热电材料各向异性研究

通过熔炼、机械粉碎、球磨搅拌方法和热压方法制备Al_2O_3增强Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3基热电材料,通过SEM和XRD研究了由不同增强体和基体不同比例制备的热压块体材料的微观结构,在室温条件下测量了热压材料样品的电学性能.结果表明热压块体材料在微观结构和电学性能上存在各向异性.     

La_(0.7)Ca_(0.3)MnO_3薄膜的高分辩电镜研究

La0 7Ca0 .3MnO3巨磁阻薄膜是具有广泛应用前景的磁学材料 ,薄膜样品在外磁场下观察到较大的负巨磁阻效应 .运用高分辨电子显微镜研究了巨磁阻薄膜的生长机制 ,确定了薄膜良好的外延生长关系 ,并对薄膜界面的结构与缺陷进行了探讨 .     

球壳型复合光催化材料Fe_3O_4·TiO_2·Bi_2WO_6的制备及其光催化性能研究

以磁性材料Fe_3O_4为内核,采用水热合成技术成功制备出球壳型结构的复合光催化材料Fe_3O_4·TiO_2·Bi_2WO_6,并使用XRD、SEM和PL光谱等技术手段对样品进行了详细的研究. Fe_3O_4·TiO_2·Bi_2WO_6具有高的光生载流子分离效率,表现出良好的可见光光催化活性和化学稳定性.     

钬铬共掺铁酸铋薄膜对钛酸铋钠钾铁电薄膜的性能调控

用溶胶-凝胶法,在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)衬底上制备了钬铬共掺铁酸铋(BHFCO)-钛酸铋钠钾(NKBT)薄膜,系统研究不同BHFCO掺杂量对(1-x)NKBT-xBHFCO薄膜的微观结构、表面形貌和电学性能的影响.结果表明:680℃退火处理后的(1-x)NKBT-xBHFCO薄膜表面比较均匀、致密,结晶度较好;0.95NKBT-0.05BHFCO薄膜样品的剩余极化值(2P_r)最大(71.3μC/cm~2),矫顽场最小(2E_c=530 kV/cm),电滞回线饱和矩形度最好,漏电流最小(2.1×10~(-6 )A/cm~2).0.95NKBT-0.05BHFCO薄膜的,相对介电常数最大(约为493),介电损耗最小(约为0.04);薄膜的高温介电温谱表明,所有薄膜的居里温度(T_c)在(450±10)℃.不同厚度薄膜的介电性能表明,铁电薄膜内部的挠曲电效应显著降低了薄膜的最大介电常数值.     

Ce掺杂HfO_2薄膜的化学溶液法制备及其铁电性能研究

氧化铪基薄膜与金属氧化物半导体(CMOS)工艺高度兼容,具有良好的可微缩性和保持性能,其铁电性的发现引起了科学家们的广泛关注.该文通过化学溶液法在铂(Pt)衬底上制备5 mol%和10 mol%的铈掺杂氧化铪基(Ce:HfO_2)薄膜,并在不同的退火温度条件下对薄膜进行处理.分别利用电滞回线,掠入射X射线衍射(GIXRD)对薄膜的铁电性能和结构进行了测试和表征.研究发现:5 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜具有铁电性,铈掺杂在氧化铪中诱导了铁电正交相;10 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜则表现出了反铁电性,最大剩余极化(P_r)为21.02μC/cm~2.实验结果表明,通过调控掺杂浓度,铈元素能诱导出氧化铪薄膜中的铁电相.     

Co_3O_4超级电容器电极材料的制备及电化学性能研究

使用简单的化学沉积法制备出直接生长在泡沫镍上的前驱体Co(OH)2,之后经程序升温得到Co_3O_4超级电容器电极材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外吸收光谱和拉曼光谱对制备的电极材料进行了表征,并进行了电化学性能测试.结果表明,生成了前驱体Co(OH)2和Co_3O_4超级电容器电极材料,形貌为由纳米片组成的网状结构.该形貌结构易于电解质渗透和电荷转移,减小了电荷转移电阻,与前驱体Co(OH)2相比,Co_3O_4的电化学性能得到显著提高.在三电极体系下,电流密度为0.75 A/g时,Co_3O_4的比电容达到820.62 F/g,且循环稳定性较好,经过1 000次充放电循环后,比电容仍为初始比电容的95.6%.     

氮气中退火制备（Bi，Dy）4Ti3O12铁电薄膜

采用化学溶液沉积法(CSD)将Bi3.4Dy0.6Ti3O12(BDT)前驱体溶液沉积在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(111)基底上,然后在氮气环境中分别于600℃、650℃、700℃和750℃四个温度下退火,成功地制作出BDT铁电薄膜.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分别对其表面形貌、结构及其成份进行了表征;用铁电分析仪测试了其铁电性能.随着退火温度的升高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,但其剩余极化不是随着退火温度的升高而单调增加.氮气中650℃退火的BDT铁电薄膜结晶良好,并且具有最大的剩余极化值(2Pr=7.8μC/cm2;Ec=95.7 kV/cm).另外,就温度对BDT铁电薄膜性能的影响机理进行了讨论.     

氧基磷灰石La10-xSrx(GeO4)6O3-x/2的合成及其导电性能的研究

利用固相法在1 350 ℃合成了系列锗酸盐氧基磷灰石La10-xSrx(GeO4)6O3-x/2(x=0、0.25、0.5、0.75、1),利用XRD、SEM及电化学阻抗仪对样品进行了表征.结果表明:适量的Sr掺杂可以提高磷灰石的电导率.550℃时La9.75Sr0.25(GeO4)6O2.875的电导率为2.936×10-3S cm-1,比La10(GeO4)6O3电导率(3.781×10-4 S cm-1)高6倍,与同温度下的YSZ电导率相当.氧分压PO2=1～10-5atm时体系的电导率数值保持不变,证明Sr掺杂的锗酸盐氧基磷灰石在测试的氧分压范围内为O2-导电.     

(Pb1-xSrx)TiO3系红外敏感铁电陶瓷的研究

通过改变材料组分并掺杂一定浓度的MnO₂,制备了系列(Pb_1-xSr_x)TiO₃(PST)红外敏感铁电陶瓷材料.对其电热性能如介电系数的温谱特性、频谱特性和热释电性能等进行了研究.结果表明,材料的居里温度随组分化学计量比的变化大致成线性关系,每增加mol比1%的Pb,将使居里温度提高约5℃.而随着测试频率的增加,居里温度与温度系数基本不变,但介电常数却略有下降.通过对PST系样品热释电性能的测量,可知材料的热释电系数约在10^-3C/(m²·K)量级.