Bi4Ti3O12铁电薄膜及其铁电存储器

从Y系列材料出发介绍了Bi4Ti3O12材料的基本性质,阐述了Sol-Gel法制备Bi4Ti3O12薄膜的过程及影响因素,介绍了以Bi4Ti3O12薄膜为核心的铁电存储器.     

添加剂对共生结构Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15薄膜的性能及微结构的影响

采用调制金属有机物热分解法(MOD)，Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15(BIT-SBTi)薄膜及添加La元素的薄膜被沉积在Pt／Si村底上．沉积的薄膜在氧气中退火晶化，退火温度为550-700℃．X射线衍射(XRD)和拉曼谱散射被用于分析晶化薄膜的微结构,铁电及介电性能测量采用RT66A测试系统．与未添加镧元素的薄膜比较，在同样的晶化温度下，加添镧的薄膜，其XRD衍射峰少且宽．增加La的含量会导致衍射峰的进一步宽化．然而，XRD和拉曼谱的研究显示，这种添加行为并不会引起明显的晶格畸变．这表明La的加入仅仅是取代恶劣晶体中的Bi或Sr原子，铁电回线测量表明添加与未添加镧元素的薄膜有着相似的矫顽场Ec和剩余极化值sPx．然而，与BIT-SBTi薄膜相比，La75BIT-SBTi薄膜的开关时间更短且与厚度无关，BIT-SBT薄膜的翻转极化值在厚度超过210mm后逐渐减小，而La75BlT-SBTi薄膜的翻转极化值在280nm厚度时达到最大，同样厚度的薄膜，增加外场能会同时增加开关时间和翻转极化值，     

Nd掺杂Bi4Ti3O12陶瓷样品的铁电、介电性能

层状钙钛矿铁电体材料B i4-xN dxT i3O12(x=0.0~0.9)陶瓷样品适量N d掺杂可提高B i4T i3O12(B IT)的铁电性能.当掺杂量为0.6时,样品的剩余极化达到最大值.样品的相变温度(tc)随掺杂量的增加而降低,当掺杂量大于0.6时,tc下降速率增大.随着N d含量的增加(x>0.6),样品的弛豫程度明显提高.N d掺杂降低了样品的氧空位浓度,提高了B IT样品的铁电性能.     

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.     

Bi4Ti3O12纳米片的低温合成与光致发光特性研究

以Bi(NO3)3.5H2O和Ti(OC4H9)4为原料,NaOH为矿化剂,聚乙二醇(PEG)为添加剂,采用水热法制备形貌规则的Bi4Ti3O12纳米片.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线荧光光谱(XRF)研究产物的物相、显微结构和组成,利用分子荧光光谱仪(PL)研究产物的光致发光特性.结果表明水热合成的Bi4Ti3O12纳米片为正交相层状钙钛矿结构,平均边缘尺寸大约200 nm,厚度10～20 nm,主要沿着平行于(111)面和垂直于(111)面的二维方向生长.室温下Bi4Ti3O12纳米片在470.4nm处具有蓝—绿发光,在399.3 nm和417.6 nm处具有紫光发射特性,初步认为是纳米片表面的氧空位和铋空位所引起的,同时在380 nm和516 nm处存在高能带边和低能带尾.     

水热法合成纳米BaZr0.2Ti0.8O3粉体研究

采用低温液相法（LTAS）制备浆料结合水热后处理工艺,得到分散性良好、羟基缺陷少、平均粒径为50～100nm的BaZr_0.2Ti_0.8O₃纳米粉体。采用X射线衍射、热重分析、TEM等表征手段,考查了水热温度、水热时间及初始n(Ba)/n(Ti+Zr)对粉体颗粒形貌、粒度大小及羟基脱除情况的影响。研究表明,水热温度、水热时间及初始n(Ba)/n(Ti+Zr)均影响BaZr_0.2Ti_0.8O₃晶格中羟基缺陷的脱除,但初始n(Ba)/n(Ti+Zr)对粒度的影响比水热条件影响更为显著,说明可通过调整初始下料比有效控制粒度大小而羟基缺陷的脱出可通过调整水热工艺控制。该粉末烧结性能良好,在1000℃下烧结BaZr_0.2Ti_0.8O₃得到陶瓷体介温曲线明显展宽且室温下介电常数高达8000。     

高取向Bi4Ti3O12陶瓷样品的制备

采用多次球磨、预合成、真空干燥的工艺，制备了(0014)择优取向的Bi4Ti3O12(BTO)陶瓷样品。样品的c取向方向与样品成型时所加压力的方向基本一致；随烧结时间增加，样品的c取向率增大，烧结时间为16h的陶瓷样品的取向率达到0．96；测量了样品与轴线平行和垂直2个方向的电学性能，得到了各向异性的测量结果，为深入研究BTO的微观结构提供了一定条件。     

Bi4－xNdxTi3O12单晶的光谱学特性研究

使用自助熔生长法生长Bi4－xNdxTi3O12（BNdT,x=0,0．5,0．85）单晶,研究了Nd掺杂对BNdT单晶光谱学特性的影响．常温拉曼光谱结果表明：随Nd含量的增加,BNdT中TiO6八面体振动模式有所增强;Nd含量增加到一定值,BNdT单晶可能在常温下发生铁电-N电相转变;位于（Bi2O2）^2＋层的Bi-O振动模式随Nd掺杂量增加而减弱,表明Nd含量较低时,Nd^3＋离子仅仅取代伪钙钛矿层的Bi^3＋离子,当Nd含量较高时,有部分Nd^3＋离子开始替换（Bi2O2）^2＋层中的Bi^3＋离子．紫外-可见光谱结果表明,BNdT单晶具有间接带隙跃迁的特点,而且单晶的禁带宽度随Nd掺杂含量的增加而减小。     

Nd掺杂Bi4Ti3O12陶瓷的制备及其电性能

采用固相烧结法制备了Nd掺杂Bi4-xNdxTi3O12（％=0,0．25,0．5,0．75,1）层状铋系钙态矿无铅介电陶瓷。利用XRD、SEM和宽频IZR数字电桥测试手段研究了Nd掺量、烧结温度和保温时间对Bi4-xNdxTi3O12（BNT）陶瓷晶相、显微结构及介电性能的影响。研究表明,本实验中Nd的最佳质量掺量为0．75,最佳烧结温度为1050℃,保温时间为4h,BNT陶瓷具有良好的介电性能。     

在ITO玻璃衬底上制备钛酸铋铁电薄膜

利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Sn的In2O3导电透明薄膜(ITO)衬底上制备了钙钛矿型Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了退火温度对铁电薄膜结构和性能的影响.X-射线衍射分析表明,经650℃和650℃以上温度退火的薄膜为具有层状钙钛矿型结构Bi4Ti3O12的铁电薄膜.在750℃退火20 min得到Bi4Ti3O12铁电薄膜的剩余极化强度Pr=10μC/cm2,矫顽场Ec=45 kV/cm.     

CaCu3 Ti4O12外延薄膜的巨介电常数特性

采用脉冲激光沉积方法制备CaCu3Ti4O12薄膜,研究了其介电常数、交流电导与温度和频率的关系.实验结果表明,CaCu3Ti4O12外延薄膜的介电常数ε在(1kHz,300 K)时高达14700,是目前该体系最好的结果;在1kHz,100~300 K温区内,ε基本保持恒定,热稳定性好、介电损耗低.该特性表明,CaCu3Ti4O12薄膜材料有可能成为信息存储器件更新换代最现实的候选材料.提出薄膜大的内应力可能是其出现巨介电常数的原因,电导与温度及频率的关系是由电子、声子与外电场的共同作用决定的.     

Nd、Ce掺杂BaTiO3基陶瓷的研制及介电性能研究

本文采用固相法,分别用CeO2和Nd2O3掺杂钛酸钡基陶瓷,对其实验前后进行对比和物相分析,探讨了掺杂比例对其介电性能影响的规律.当w(CeO2)为0.4%时相对介电常数最大(79899),当w(CeO2)为1%时介质损耗最小(0.0223);当Nd摩尔含量为3‰时相对介电常数最大(31309),当Nd摩尔含量为1.5‰时介质损耗最小(0.0457).同时用X衍射法分析了粉体预烧前后的晶相变化和最佳掺杂比例时粉体的晶相变化.在适当条件预烧处理有助于介温谱的变化,介温特性得到改善.本文对所用的掺杂方法的可行性进行了分析.     

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.     

Bi2Ti2O7薄膜的制备及在栅场效应管中的应用

采用化学溶液沉积法，用价格低廉的原料成功地制备了Bi₂Ti₂O₇介质膜.制膜过程简单，成本低廉，得到的薄膜具有良好的绝缘性和较高的介电常数.用其制备的绝缘栅场效应管与相同尺寸的SiO₂绝缘栅场效应管相比，前者具有较高的跨导和较低的开启电压.     

Dy掺杂Sr2Bi4Ti5O18陶瓷的介电性能

采用固相烧结工艺制备了Sr2Bi4-xDyxTi5O18(x=0，0．25)陶瓷样品，用X射线衍射对其微结构进行了分析，并测量了样品的铁电、介电性能．Sr2Bi.75Dy0.25Ti5O18样品的X射线谱上出现SrTiO3衍射峰，其介电损耗随温度的关系曲线上存在明显的弛豫损耗峰P1，该损耗峰的激活能为0．4eV，可以确定该峰是由氧空位引起的．结果表明：离子半径较小的Dy3 很难进入类钙钛矿层，造成样品中大量的A位空位，使得氧空位浓度增加．氧空位的存在会导致很强的畴钉扎，从而极化降低。     

钛酸铋的热力学理论

利用点群４／ｍｍｍ的对称性给出了应力作用下的钛酸铋的弹性吉布斯自由能的表达式，并导出了自发应变，介电性质和压电性质。