铋层状结构压电材料的掺杂改性研究

作者以CaBi4Ti4O15为研究对象,通过对A位选择Nd3 部分替代Bi3 或者Ca2 ,以及用V5 和W6 取代部分B位的Ti4 的掺杂改性,研究了不同掺杂元素及掺杂位置对材料结构和性能的影响.结果表明,A位和B位均能通过提高剩余极化和降低矫顽场,来改善陶瓷的压电性能;A位比B位有更高的掺杂固溶量,可获得更好的铁电和压电性能,剩余极化2Pr高达20.4μC/cm,压电常数d33高达20pC/N.     

溶胶-凝胶法制备掺钕钛酸铋铁电薄膜及其性能

采用溶胶-凝胶法在FTO/glass 衬底上制备了Bi4 Ti3O12和Bi3.35Nd0.65Ti3O12 (BNT) 薄膜, 研究了Nd 掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的晶体结构、铁电性能和介电常数的影响. XRD 研究表明Nd 掺杂未对薄膜的结晶产生显著的影响.铁电性的测试表明,通过Nd 掺杂,使薄膜的介电性和铁电性得到了增强,剩余极化强度由57.2 μC/cm2 增加到68.4 μC/cm2.     

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.     

SrBi_(4-x)Nd_xTi_4O_(15)铁电陶瓷性能研究

用固相烧结法制备了不同Nd掺杂量的SrBi4-xNdxTi4O15(SBNT-x,x=0.00～1.00)铁电陶瓷.X射线衍射谱显示Nd掺杂未改变SrBi4Ti4O15(SBTi)的晶体结构.铁电测量表明,适量的Nd掺杂使SBTi的剩余极化(2Pr)显著增加.当x=0.18时,2Pr达到极大值,为25.8μC/cm2,和未掺杂相比,增长约56%.样品的矫顽场在x=0.00到0.18之间几乎不变,而在更大掺杂量下,随掺杂量的增加而逐步减小.掺杂引起材料中点缺陷浓度降低和晶格畸变减小,这两种因素的共同作用决定了剩余极化的变化.变温介电谱显示,样品的居里温度随掺杂量的增加而下降.在掺杂量大于0.75以后,SBNT-x样品出现驰豫铁电体的典型特征.     

La,V掺杂对Sr2Bi4Ti5O18性能影响对比研究

采用传统固相烧结工艺,制备了掺杂量分别为0.000~1.000,0.000~0.096的La,V掺杂Sr2Bi4Ti5O18铁电陶瓷.X射线衍射结果显示,La,V对Sr2Bi4Ti5O18的A,B位掺杂都未影响材料的晶体结构.La掺杂使得材料的剩余极化2Pr逐渐降低,而V掺杂可以显著地提高2Pr.A位掺杂导致材料的居里温度明显下降,而V取代B位Ti4 离子不影响材料的居里温度.微观照片显示,Sr2Bi4Ti5O18样品由呈四方状的晶粒组成,晶粒较为均匀.La掺杂未改变晶粒的形状,而V掺杂使得晶粒呈现扁平状,且晶粒尺寸明显增大.     

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.     

Bi_5Fe_(0.7)Ni_(0.3)Ti_3O_(15)多铁陶瓷的电磁性能

采用传统的固相烧结工艺制备出Bi5Fe0.7Ni0.3Ti3O15(BFNT)多铁陶瓷样品,研究镍离子基团的植入对材料的微观结构、磁性能和电性能的影响.X射线衍射谱显示BFNT样品的4层Aurivillius相已形成.室温下,BFNT样品具有铁磁性,其剩余磁化(2Mr)和矫顽场(2Hc)分别为0.086 A.m2.kg-1和18.5 kA.m-1.样品磁性的增强可能来源于局域的Fe—O—Ni的耦合.介电温度谱的测试结果表明:与Bi5FeTi3O15(BFTO)比较,BFNT的铁电相变温度降低,低温段的介电峰具有明显的弛豫特征,该弛豫可能与磁有关.室温下,当外加电场为24.5 MV.m-1时,样品的剩余极化(2Pr)和矫顽场(2Ec)分别为0.069 C.m-2和14.3 MV.m-1.     

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.     

A_2Bi_4Ti_5O_(18)(A=Ca,Sr,Ba)陶瓷铁电介电性能的研究

用传统的固相烧结工艺制备了Sr2-xCaxBi4Ti5O18(x=0～2.0),Sr2Bi4Ti5O18和Sr2-xBaxBi4Ti5O18(x=0～2.0)陶瓷样品.掺杂Ca使晶格常数变小,而Ba占据A位使晶格常数变大.Sr2Bi4Ti5O18具有良好的铁电性能,其剩余极化值(2Pr)约为20.3μC/cm2,小量掺杂Ca可小幅度地提高样品的铁电性能,但Ca完全取代Sr后使样品的铁电性能消失.Sr2-xBaxBi4Ti5O18样品的2Pr随着x的增大而减小,BaBi4Ti5O18样品2Pr在常温下仅为0.3μC/cm2.Sr2-xCaxBi4Ti5O18的相变温度(Tc)随着x的增大而升高,Sr2-xBaxBi4Ti5O18的Tc随着x的增大,先出现了下降后上升的变化过程,Sr1.25Ba0.75Bi4Ti5O18样品的介电结果表现出典型弛豫特征.     

Bi含量对SrBi4Ti4O15铁电材料性能的影响

按n(Sr)n(Bi)n(Ti)为14(1+x)4(x=-0.05,0,0.05,0.10,0.15,0.20)配料,采用固相烧结工艺,制备了不同Bi含量SrBi4Ti4O15的陶瓷样品.用X射线衍射对样品的微结构进行了分析,并测量了其铁电、介电性能.结果发现x=0.05,0.10的样品形成单一的SrBi4Ti4O15相.x=0.05时,材料具有较好的铁电与介电性能剩余极化强度2Pr=2.86×10-9C@m-2,矫顽电场强度Ec=8.65×106V@m-1,介电性能在频率f=1 kHz～4 MHz范围内变化不大,f=1 MHz时,介电常数εr=425.     

（Ba0.2Sr0.8）1-1.5xBixZn0.04T i0.98O3陶瓷结构及介电性能的研究

采用传统固相反应方法,制备了（Ba0.2Sr0.8）1-1.5xBixZn0.04Ti0.98O3（x=0.00、0.01、0.02、0.03）陶瓷材料,用X射线衍射、扫描电子显微镜和变温介电谱方法,对它们的晶格结构、微观形貌和复介电常数进行了测量和分析.结果表明：1）Zn2＋和Bi3＋进入到Ba0.2Sr0.8TiO3晶格中并与之形成ABO3钙钛矿型固溶体;2）随Bi2O3掺入,陶瓷的室温晶系结构由立方相转变为四方相,同时出现在约120K的弥散相变转化为弛豫相变;3）Bi2O3掺杂对晶粒生长有明显的抑制作用,但晶粒之间的连接性增强,陶瓷的致密度增加;4）当T=300K,f=1Hz,当Bi3＋的掺杂量为0.01mol时,陶瓷样品室温介电常最大（ε＇=1529.95）,此时室温介电损耗值为最大（tanδ=3.366×10-2）.上述结果为该类陶瓷掺杂改性研究,以及弛豫相变机制探索提供参考.     

Gd/Nd掺杂对BiFeO3结构和铁电性能的影响

采用快速液相烧结工艺制备了多铁陶瓷材料Bi1-xGdxFeO3(x=0.00,0.05,0.10,0.15)和Bi1-xNdxFeO3(x=0.00,0.05,0.10),研究了稀土离子Gd/Nd掺杂对多铁材料BiFeO3相结构和铁电性能的影响.X射线衍射谱显示对于Gd/Nd掺杂Bi1-xRxFeO3体系,适量掺杂有助...     

The development of Bi Fe O3-based ceramics

The multiferroic properties of Bi Fe O3-based ceramics were improved through optimizing their sintering method and doping with certain rare earth elements in pure Bi Fe O3. Some methods, especially liquid-phase sintering method has largely decreased the densities of oxygen vacancies and Fe2in Bi Fe O3-based ceramics, and thus their resistivity became high enough to measure the saturated polarization and the large piezoelectric d33 coefficient under the high electric field of [150 k V/cm. Besides,multiferroic properties were improved through the rare earth elements’ doping in pure Bi Fe O3. Magnetization commonly increases with the proportional increase of Nd,La, Sm and Dy contents up to ＊30 %, while ferroelectric phase can transform to paraelectric phase at a certain proportion. An improved magnetoelectric coupling was often observed at ferroelectric phase with a relatively large proportion. Besides, an enhanced piezoelectric coefficient is expected in Bi Fe O3-based ceramics with morphotropic phase boundaries as they are already observed in thin epitaxial Bi Fe O3 films.     

CaAl_2O_4:Eu~(2+),Nd~(3+)纳米颗粒荧光猝灭法测定水中的Pb~(2+)

基于Pb^2＋对CaAl2O4：Eu^2＋,Nd^3＋纳米颗粒的荧光猝灭作用,建立了用琼脂溶液来固定CaAl2O4：Eu^2＋,Nd^3＋纳米颗粒并用于测定水中微量Pb^2＋的荧光分析新方法．在pH=3．0的条件下,测定的荧光最大激发波长和发射波长分别为328nm和440nm,测定Pb^2＋浓度的线性范围为6．0×10^-6mol·L^-1-8．0×10^-4mol·L^-1,回收率为97．7％-107．0％．该方法用于水中Pb^2＋的测定,结果满意．     

Bi掺杂的Ca3Co4O9的微结构和电输运性能

采用固相反应法制备了Bi掺杂的Ca3Co4O9热电材料。利用XRD和SEM等方法表征了样品的物相和微观组织,利用四线法测量了所有样品的电导率。研究结果表明：Bi掺杂的样品具有Ca3Co4O9单相,晶粒呈片状结构;随着Bi掺杂浓度的增加,样品的平均晶粒大小和致密度增加,电导率增大;电导率增加与样品的致密度,择优生长,晶粒大小密切相关。     

Nd^3＋：Li3Ba2Re3（MoO4）8（Re=Y，Gd，La）晶体的生长、结构和光谱性能研究

采用顶部籽晶法生长了Nd^3＋：Li3Ba2Re3（MoO4）8（Re=Y,Gd,La）晶体。利用X射线单晶衍射仪证实了其结构,并得到了其晶胞参数。测量了这三种晶体的室温吸收谱和荧光光谱,并计算了吸收光谱和荧光光谱中的相关参数。吸收光谱表明,这三种晶体在805nm处均有较强的吸收,其吸收半峰宽分别为6nm、6nm、7nm,非常适合于LD泵浦。同时根据这三种晶体的荧光光谱计算了其在1．06μm处的发射截面,其峰值分别为：11．6×10-20cm2（Nd3＋：Li3Ba2Y3（MoO4）8）,8．7×10-20cm2（Nd3＋：Li3Ba2Y3（MoO4）8）,6．2×10-20cm2（Nd3＋：Li3Ba2Y3（MoO4）8）。最后,本文将这三种晶体的相关光谱参数与其它一些掺Nd离子的激光晶体进行了对比。结果显示,Nd^3＋：Li3Ba2Re3（MoO4）8（Re=Y,Gd,La）晶体是一种有潜力的固体激光材料。     

Y2O3掺杂对钛酸锶钡基陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相反应方法制备出（1-x）Ba 0.2Sr0.8Ti0.98Zn0.04O3＋xY2O3（x=0,0.02,0.025,0.03）陶瓷材料,并研究Y2O3掺杂对BST-Zn陶瓷样品结构和介电性能的影响,得到以下结论：（1）一定量的Y2O3掺杂,可使BST-Zn陶瓷的晶胞体积增大,晶粒尺寸减小;（2）频率为10Hz时,当掺入2%Y 2 O 3时,ε＆#39;最大值可达到885,此时介电损耗为0.024;（3）Y 2 O 3掺入使得低温的弥散相变转化向极化玻璃化转变,并在250K和350K附近出现新的弛豫过程.     

Microstructure and properties of Ga-modified 0.7BiFeO3-0.3BaTiO3 solid solution

Binary solid solutions 0.7Bi (GaxFe1-x)O3-0.3BaTiO3 (x = 0, 0.025, 0.05, 0.1) ceramics were prepared by traditional ceramic process. All the ceramic samples showed single perovskite phase except the sam- ple with x = 0.1. The effects of gallium doping on microstructure, ferromagnetic, ferroelectric, dielectric properties and conductivity were investigated. The results indicated that Ga-dopant could improve the sintering ability of the solid solution when the Ga content x was below 0.05. When x was over 0.05, the sintering ability of the solid solution was weakened, and the phase structure of 0.7BiFeO3-0.3BaTiO3 solid solution changed from rhombohedral phase into tetragonal ferroelectric phase. The electrical resistivity increased with the Ga content increasing. Both ferroelectricity and ferromagnetism were observed in all the ceramic samples. With the Ga content increasing, the remanent magnetization Mr increased and the magnetic coercive field Hc decreased. However, the remanent polarization Pr fluctu- ated, increasing firstly and decreasing later.     

Ca12Al14O33：Eu^2＋和Ca12Al14O33：Eu^2＋，Re^3＋（Re=Dy，La，Nd）长余辉发光粉的燃烧合成及其发光性能

采用燃烧法制备出Ca12Al14O33：Eu^2＋和Ca12Al14O33：Eu^2＋,Re^3＋（Re=Dy,La,Nd）靛蓝光长余辉发光粉。分别利用XRD和FE—SEM对产物的物相结构和形貌进行了表征,用光致发光测试（PL）和余辉衰减曲线对样品的发光性能进行了分析。结果表明上述长余辉发光粉的晶体结构属于体心立方相七铝酸十二钙;所制备的Ca12Al14O33：Eu^＋、Ca12Al14O33：Eu^2＋,Dy^3＋、Ca12Al14O33：Eu^2＋,La^3＋和Ca12Al14O33：Eu^2＋,Nd^3＋长余辉发光粉的发射光谱均呈宽发射谱带,波长范围为390～530nm,发光峰值也均位于443nm;产物在紫外线或紫色光激发后发射靛蓝光;余辉时间分别为238,184,168和9120s．     

ZnAl_2O_4:Eu~(3+)发光粉的制备与光谱研究

采用固相反应法(SSR)制备Eu3+掺杂的ZnAl2O4荧光粉,利用X射线衍射(XRD)、光致荧光光谱(PL)对样品进行表征.结果表明:Eu3+的掺杂浓度在不超过0.5 at.%时,样品呈现ZnAl2O4纯相尖晶石结构;样品Zn1-xAl2O4:xEu的激发光谱由200～350 nm的宽激发带和4个锐线谱(360、380、393和463 nm)两部分组成;ZnAl2O4:Eu3+荧光粉的发射光谱由Eu3+的5D0-7FJ(J=0～4)跃迁构成.