(Pb,La)TiO_3薄膜的结构与性能

采用溶胶-凝胶技术在La Ni O3/Si衬底上制备不同退火温度(450、500、550℃)、不同La掺量的Pb1-xLaxTi O3(x=0、5%、7.5%、10%)铁电薄膜,利用X射线衍射法对产物进行表征,研究退火温度和La掺量对薄膜性能的影响。结果表明,掺加La有助于Pb Ti O3薄膜的(100)晶面衍射峰增长,随温度升高,薄膜的晶化程度变好,剩余极化强度稍有减小,矫顽电场强度减小,漏电电流密度减小,且介电常数增大;退火温度为550℃时,Pb0.925La0.075Ti O3薄膜的剩余极化强度为35μC/cm2,矫顽电场强度为147 k V/cm,漏电电流密度为10-8A/cm2,介电常数值为487(100 k Hz)。     

Nb掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol-gel法在p-Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3-xNbxO12(BLTN)铁电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明:650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量x在0.06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21.6μC/cm2和96.8kV/cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%。     

镨掺杂PZT95/5陶瓷的微结构转变与性能优化

为探究镨掺杂对PZT95/5陶瓷微结构和性能的影响,以一氧化铅、氧化锆、二氧化钛和硝酸镨为原料,采用固相法制备镨离子掺杂PZT95/5陶瓷,分别利用X线衍射、扫描电子显微镜、精密阻抗分析仪和铁电分析仪对样品的微观结构、表面形貌、介电性能和铁电性能进行表征.结果表明:镨掺杂有利于PZT95/5陶瓷铁电三方相到反铁电四方相的微结构转变;掺杂镨可以使PZT95/5陶瓷样品的晶粒发育保持良好,晶粒分布更均匀,结构致密度也有所提高,但镨掺杂过量会抑制晶粒发育;随着镨掺杂量的增加,样品的相对介电常数呈现先增大后减小的趋势,在掺杂物质的量分数为3%时,相对介电常数最大,达到225.9,此时介电损耗为0.011 36;样品的剩余极化强度和矫顽场与介电常数呈现相同的变化趋势,镨掺杂物质的量分数为3%时,剩余极化强度最大,达到11.078 5μC/cm2,矫顽场最大为27.46 k V/cm.     

(PSTT10/45)4 多层薄膜铁电性研究

以LaNiO3做缓冲层,用射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上制备出[0.9Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-0.1PbTiO3/0.55Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-0.45PbTiO3]4铁电多层薄膜.采用两步法在峰值温度800 ℃对薄膜进行退火.通过x射线衍射分析了薄膜的物相结构,通过电滞回线和漏电流曲线对薄膜的铁电性能进行了测量.研究发现,薄膜展现出高度(100)取向的钙钛矿结构和增强的铁电性,其剩余极化2Pr=26.2 μc/cm2,矫顽场2Ec=53.9 kV/cm,100 kV/cm下漏电流密度为1.87×10-4A/cm2.分析了铁电性增强和漏电流增大的可能原因.     

Nd掺杂对Bi4Ti3O12单晶的结构和电学性能的影响

采用高温溶液生长法生长铁电Bi4-xNdxTi3O12(BNdT)单晶,并研究了BNdT的结构和电学性能.XRD结构精修的结果表明Nd掺杂将导致晶格常数和晶胞体积发生变化,铁电性能的测试表明Nd掺杂降低了BNdT单晶的剩余极化,BNdT的自发极化的估算和铁电测量结果有着相同的变化趋势.Nd的A位掺杂同时也导致BNdT单晶沿各个方向漏电流密度的减小,而由于(Bi2O2)2 层的存在,BNdT单晶沿c方向显示出更低的漏电流密度.     

Nb掺杂对Bi3．25La0．75Ti3O12薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol—gel法在p—Si和Pt／Ti／SiO3／Si衬底上制备了Bi3．25La0．75Ti3O12（BLTN）电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明：650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量X在0．06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21．6℃／cm^2和96．8kV／cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386．介电损耗为0．69％。     

Co和Nb掺杂PZT铁电薄膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3／Si衬底上制备了PbCoy（Zrx,Ti1-x）O3（PCZT）与PbCoyNbx（ZrxTi1-x）O3PCNZT）铁电薄膜,实验发现钴掺杂PZT比例为12mol％时,PCZT薄膜具有优良的铁电性和介电性,但是漏电流较大．为了能够很好地弥补PCZT薄膜漏电流太大的缺点,在12mol％Co掺杂的PCZT薄膜中掺入不同比例的Nb（在1mol%～10mol％掺杂范围内）,实验结果表明,Nb掺杂比例越大,PCNZT薄膜的漏电流越小,但同时Nb掺杂减小了PCZT薄膜的剩余极化强度和介电常数．     

Bi3.15Nd0.85Ti2.97Mg0.03O12薄膜的铁电性能研究

在退火温度为600℃、650℃、700℃和750℃的条件下,采用化学溶液沉积法（CSD）,在Pt/Ti/Si O2/Si（100）基底上制备了4批Bi3.15Nd0.85Ti2.97Mg0.03O12（BNTM）铁电薄膜.同时,研究了退火温度对薄膜结晶性能、表面形貌以及铁电性能（剩余极化和漏电流）的影响.结果表明,经650℃退火处理的BNTM铁电薄膜具有较好的铁电性能,其剩余极化强度（2Pr）和矫顽场（2Ec）分别为37.8μC/cm^2和182.2kV/cm,漏电流密度达到1.61E-7 A/cm^2.     

Nd掺杂BiFeO3多铁陶瓷的磁电性能

采用快速液相烧结工艺制备出Bi1-xNdxFeO3(BNFO-x,x=0.00～0.20)多铁陶瓷样品,研究了掺杂对BiFeO3微观结构和铁电、磁电及介电性能的影响.X射线衍射谱显示样品BiFeO3的相均已形成,且在掺杂量x=0.10附近出现结构相变.掺杂后样品的剩余磁化(2Mr)和剩余极化(2Pr)都有一定程度的提高,以铁电性能改善最为明显.当掺杂量x=0.10时,样品的耐压性能最好,可观察到完全饱和的电滞回线,且剩余极化达到最大值, 2Pr=0.494 C·m-2,比未掺杂时提高了117.6%. 随着Nd的掺杂,样品介电常数随温度变化的关系曲线在尼尔温度之前179℃附近多出一个介电峰,但是在BiFeO3样品中并未发现该介电峰.     

Sb~(3+)掺杂对Bi_2Ti_2O_7薄膜性能的影响

采用Sol-gel法,以Pt/Ti/SiO_2/Si为衬底在700℃下退火20 min制备了Sb~(3+)摩尔含量分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5和0.6的Bi_(2-x)Sb_xTi_2O_7薄膜.通过对薄膜进行XRD、SEM和C-V、J-V曲线测试,详细讨论了不同Sb~(3+)含量对Bi2Ti2O7薄膜在结构、表面形貌、电容和漏电流等方面的影响.研究结果表明:Sb~(3+)的掺杂在没有改变Bi_2Ti_2O_7薄膜焦绿石结构的基础上提高了薄膜的稳定性;Sb~(3+)的掺杂提高了薄膜的电容值,尤其是当Sb~(3+)摩尔含量为0.3时,电容峰值达到3.8×10~(-9)F;同时,Sb~(3+)的掺杂显著改善了薄膜的漏电流性能,使薄膜的漏电流密度可以低至1.1×10~(-10)A/cm~2.     

TGS单晶电畴运动的微分回线谱分析

微分电滞回线谱方法可分出铁电体中漏电导、非铁电性电容的影响而得到纯铁电机构运动的信息.采用该方法对硫酸三甘肽(TGS)单晶进行研究,确认单晶铁电畴的生长速度与外加电压的峰值大小和周期都密切相关.要想得到给定样品的完整电滞回线,外加电压需大于样品的矫顽电压,信号频率应尽可能小.否则,根据不完整电滞回线得到的极化强度、矫顽场等信息是错误的.对于厚度为0.50mm的TGS样品,频率需小于10Hz,电场峰值需大于1.2kV/cm,比矫顽场大30%.     

0.2BiFeO3-0.8Bi4Ti3O12固熔薄膜的电性质

用溶胶-凝胶方法在LaNiO3包覆的Si（111）衬底上制备了BiFeO3掺杂的Bi4Ti3O12薄膜,XRD研究表明薄膜呈完全随机取向,通过BiFeO3的掺杂使Bi4Ti3O12层状钙钛矿的C轴缩短.铁电性测试的结果表明,薄膜的剩余极化强度为2.0μC/cm^2,略小于用溶胶-凝胶方法制备的纯Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度.漏电流测试结果表明薄膜导电机构满足公式.     

脉冲激光沉积法制备的Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜漏电机理

利用准分子脉冲激光器在Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上制备了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)铁电薄膜.利用掩膜技术,采用磁控溅射法在PZT薄膜上生长Pt上电极,构架了Pt/PZT/Pt铁电电容器异质结.采用X射线衍射和电容耦合测试技术分别表征了PZT铁电薄膜的微结构和电学性能.研究发现:在5 V的测试电压下,在560℃较低的沉积温度下生长的PZT薄膜电容器的剩余极化强度为187 C/m2、矫顽电压为2.0 V、漏电流密度为2.5×10-5A/cm2.应用数学拟合的方法研究了Pt/PZT/Pt的漏电机理,发现当电压小于1.22 V时,Pt/PZT/Pt电容器对应欧姆导电机理;当电压大于2.30 V时,对应非线性的界面肖特基传导(Schottky emission)机理.     

化学溶液沉积法制备BiFeO_3薄膜的结构及性能研究

采用化学溶液沉积法在ITO玻璃基片上制备铁酸铋Bi Fe O3薄膜。薄膜呈纯钙钛矿结构,无杂相生成。此外,薄膜表面光滑致密、没有微裂痕。薄膜得到的晶粒尺寸较小,约为45 nm。在550℃1 h退火的薄膜有良好的电学特性,在1 k Hz频率下测得的相对介电常数、损耗因子分别约为198、3%;此外,在760 k V/cm电场驱动下,薄膜得到的剩余极化(2Pr)约为25μC/cm2,矫顽电场(2Ec)约为650 k V/cm。BFO薄膜在550℃退后,通过吸收光谱分析得到BFO薄膜的光学带隙为2.7 e V。这些结果表明,退火温度550℃制备的Bi Fe O3固溶体薄膜具有较好的性能,有望成为光电器件的候选材料。     

锆钛酸钡钙铁电薄膜的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法,在Pt/TiO_2/SiO_2/Si衬底上制备出无铅钙钛矿结构薄膜Ba_(0.8)Ca_(0.2)-Zr_(0.05)Ti_(0.95)O_3。溶胶液旋涂后进行前烘时,温度由室温缓慢上升至200℃有利于得到表面较为平整的薄膜。通过XRD、铁电测试仪和AFM对薄膜微观结构及电学性能进行表征,研究退火温度、退火时间等退火工艺对薄膜晶体结构与电学性能的影响。实验结果表明在退火温度和退火时间分别为700℃、11 min时,得到具有饱和极化值、剩余极化值分别为19.6μC/cm~2和5.6μC/cm~2的BCZT钙钛矿结构铁电薄膜。     

0.9Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-0.1PbTiO3/0.65Pb(Mg1/3Nb2/3) O3-0.35PbTiO3 多层薄膜的制备及铁电性研究

以LaNiO3做缓冲层,用射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上制备出0.9Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 -0.1PbTiO3/0.65Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.35PbTiO3铁电多层薄膜.采用两步法在峰值温度650℃和700℃对薄膜进行退火.通过电滞回线和漏电流曲线对薄膜的铁电性能进行了测量.研究发现,650 ℃退火的薄膜有较好的铁电性,其剩余极化2Pr=9.5 μc/cm2,矫顽场2Ec=42.2 kV/cm,100 kV/cm场强下漏电流密度为31μA/cm2.700 ℃退火的薄膜铁电性有所下降,2Pr=3.1 μc/cm2,但薄膜却具有很低的矫顽场,2Ec=22.6 kV/cm.分析认为,铁电性的退化与高温下薄膜中异质结间的相互作用及挥发性元素Pb和Mg的损失密切相关.     

钛酸锶钡薄膜的制备及其铁电性能研究

本文采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3(BST)铁电薄膜,研究了在退火时间为450 s条件下,溶胶浓度、退火温度以及涂膜层数对薄膜的结晶结构和铁电性能的影响。利用X射线衍射分析仪(XRD)、铁电测试仪对BST薄膜的微观结构和电学性能进行了表征分析。结果表明:当溶胶浓度为0.4 mol/L,涂膜层数为4层,退火温度为650℃时,BST薄膜的矫顽场(EC)约为230 kV/cm,饱和极化值(PS)约为18μC/cm~2,剩余极化值(Pr)约为7.5μC/cm~2,表明薄膜具有良好的铁电性能。当电场强度为175 kV/cm时,BST薄膜达到饱和状态时而未被击穿,此时薄膜的电流密度J约为0.29μA/cm~2,表明所制备的薄膜质量较好。     

全钙钛矿La0.5Sr0.5CoO3/PbZr0.53Ti0.47O3/La0.5Sr0.5CoO3异质结的结构与性能

应用射频磁控溅射法在SrTiO3(STO)基片上制备了全钙钛矿结构La0.5Sr0.5CoO3/PbZr0.53Ti0.47O3/ La0.5Sr0.5CoO3(LSCO/PZT/LSCO)电容器异质结,并进行了结构和性能的表征.X射线衍射(XRD)的研究表明,LSCO/PZT/LSCO异质结在SrTiO3(STO)基片上为外延生长.对该电容器铁电性能的研究发现,在5 V驱动电压下,电滞回线饱和趋势良好,矫顽场电压为1.8 V和剩余极化强度为21.5×10-6 C/cm2,漏电流为8.9×10-8 A/cm2.实验还证实该电容器具有良好的脉冲宽度依赖性及抗疲劳特性.     

La掺杂BiFe_(0.5)Co_(0.5)O_3陶瓷的结构和性能

采用固相烧结工艺制备了LaxBi1-xFe0.5Co0.5O3(BLFCO-x,x=0.00,0.05,0.15,0.30)陶瓷样品,研究了La掺杂对BiFe0.5Co0.5O3陶瓷结构、漏电流、磁性能以及介电性能的影响.X射线衍射测试结果显示,BLFCO-x样品基本形成了BFCO的相,但随着La的掺杂,晶格常数发生改变,结构向四方相转变.少量La离子的掺入降低了BFCO的漏电流.在常温下,随着La离子浓度的增大,BLFCO-x样品的磁性逐渐下降.样品的变温介电结果表明,当La离子浓度较小时,存在两个介电峰,但La离子浓度较大时,呈现单一介电峰.     

高极化相Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3薄膜及其铁电性能增强

利用脉冲激光沉积方法在(001)取向SrTiO_3(STO)衬底上制备高质量Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3外延薄膜.使用高分辨X射线衍射仪、扫描探针显微镜以及铁电测试系统对薄膜结构、形貌、铁电特性进行系统测试分析.结果表明当激光能量密度超过临界值(≈5 J/cm~2)后,Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3薄膜由普通四方相结构(T phase,c/a≈1.05)转变为高极化相(HT Phase,c/a≈1.09).相比于普通四方相(T Phase),高极化相(HT Phase)结构Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3薄膜铁电剩余极化大小提高接近20%.