极化工艺对压电储能Ba0.96Sr0.04TiO3陶瓷铁电性和场致应变的影响机制

通过Pechini溶胶-凝胶法与传统固相烧结工艺分别制备Ba0.96 Sr0.04 TiO3(BST)粉体和陶瓷.BST陶瓷在不同电压和温度的硅油浴中极化处理,随后采用电场20 kV/cm、周期1000 ms的测试条件,对陶瓷的铁电、储能性能和场致应变进行了测试.在极化温度100℃附近,BST陶瓷出现铁电相向反铁电相转...     

钛酸锶钡粉体晶化过程和物相结构研究

应用传统陶瓷制备工艺制备出Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)粉体,在600~1 140℃范围内对粉体按不同温度煅烧,用X射线衍射分析各煅烧温度下制备出粉体的物相结构,用TG/DTA研究了粉体在煅烧过程中的晶化过程.实验结果表明:粉体在600~900℃煅烧过程中出现3个不同的中间相,900℃附近这些中间相基本消失,BST钙钛矿相开始形成,经过1 000℃煅烧2.5 h,BST粉体已经显示为完全的钙钛矿相,其晶格常数a和c分别为0.397 4 nm和0.398 4 nm,晶胞体积为0.062 9 nm3.随着煅烧温度的升高,粉体的晶格常数和晶胞体积逐渐减小.     

有机前驱体低温燃烧制备Ba0.8Sr0.2TiO3纳米粉体

以硝酸钡、硝酸锶、钛酸丁酯及氨水为原料,首次用酒石酸和乙二胺四乙酸(EDTA)作为复合螯合剂,采用有机前驱体低温燃烧法制备了Ba0.8Sr0.2TiO3(BST)纳米粉体.采用XRD、TEM分析了粉体的相结构及形貌.结果表明,溶液pH值为7、金属离子与酒石酸物质的量之比为1:1.5的前驱体在较低的温度(650℃)熬处理0.5 h,得到结晶良好、纯度高、平均粒径约为40 nm的BST粉体.     

溶胶—凝胶法制备（Ba0.5Sr0.5）TiO3铁电薄膜及电性能研究

了一种以水为溶剂的（Ba0.5Sr0.5)TiO3(BST)源溶液,用Sol-Cel技术制备出BST薄膜,并研究了薄膜的结构和电性能,结果表明,厚度为160nm,700度保温1h的（Ba0.5Sr0.5)iO3薄膜呈现纯钙钛矿结构,在室温下,介电常数为220,介电损耗为0．047,漏电流密度为8.0*10^-8A/cm2,进一步研究发现,随着烧结温度的升高,薄膜的介电常数增高,介电损耗降低。     

La0.5Sr0.5CoO3多晶靶材的制备研究

为制备出纯度高、单一物相、致密的、符合后期PLD(Pulsed Laser Deposition)镀膜所用要求的LSCO (La0.5Sr0.5CoO3)靶材,对LSCO的制备方法及其过程进行了分析研究.采用半共沉淀法,LSCO前驱物经900 ℃预烧、研磨,可制得纯度高、物相单一的LSCO粉体;用干压方法成型,在不同的温度下对其烧结,通过研究烧结体的XRD图谱、吸水率和密度并结合LSCO粉体的DSC-TG曲线,确定出制备LSCO多晶靶材的最佳烧结温度为1200～1250 ℃,比用固相法制备粉体的靶材烧结温度降低了100～150 ℃.     

Sol-Gel方法制备BST粉体的化学机理和晶化过程研究

以钛酸丁酯、醋酸钡、醋酸锶为原料，乙二醇甲醚为溶剂，采用溶胶凝胶法按Ba：Sr=0．65：0．35的组分要求制备了(BaxSr1-x，)TiO3粉体．应用FT-IR、X射线、DTA/TGA等分析手段，研究了Sol—Gel方法制备BST粉体过程中的物理化学过程及其晶化行为．实验结果表明：在BST凝胶中，COO-部分进入了凝胶的空间网络结构，起到一种中间连接体的作用；粉体在750℃时，完全晶化．     

液固混合烧结制备渗流型镍锌铁氧体/钛酸钡复相陶瓷

利用自燃烧法制备Ni0.5Zn0.5Fe2O4粉体,利用溶胶凝胶法配制BaTiO3溶胶,通过BaTiO3溶胶混合Ni0.5Zn0.5Fe2O4粉体烧结制备得到xNi0.5Zn0.5Fe2O4/(1-x)BaTiO3复合粉体,再将其压成片状或环状后,在不同温度下成功烧结制备了渗流型复相陶瓷.研究了xNi0.5Zn0.5Fe2O4/(1-x)BaTiO3中镍锌铁氧体的摩尔分数x对陶瓷介电性能和磁性能的影响,结果表明:当x≤0.5时,复合体系与传统渗流型复合材料相似,介电常数随着x的增加呈指数性增长;当x0.5时,复相陶瓷在低频下的介电常数基本上不随x变化而变化,稳定在10 kF/m左右;随着x从0.5增加到0.9,磁导率可从5 H/m升高至18 H/m.很明显,利用液固混合烧结方法,可以制备得到一种同时具有高介电常数和一定磁导率的复相陶瓷.     

BST/MgO复相陶瓷的制备与性能

以溶胶低温燃烧合成法制备了BaSr Ti O3超细粉末,与商品MgO纳米粉体同为原料,按质量比1∶1的比例制备了BST/MgO复相陶瓷材料。分别在1 150,1 200,1250℃,利用SEM、XRD和LCR对制备出的BST/MgO复相陶瓷的显微结构与介电性能进行了测试分析。结果表明,BaSr Ti O3/MgO复相陶瓷可在1 250℃烧结致密,烧结温度比固相法低150℃左右。介电常数下降至160左右,介电常数对偏压的调谐性达到20%以上（1 kV/mm）。     

初始粉体状态对氧化铝/氧化锆纳米陶瓷烧结性能的影响

通过放电等离子体烧结(SPS),分别以纳米多晶粉体和非晶粉体作为原料制备了Al2O3-ZrO2纳米陶瓷复合材料,并研究了初始粉体状态对致密化过程和微观结构的影响。将纳米多晶粉体通过SPS烧结为致密的纳米块体,所需的最低烧结温度为1 400℃,所得产品的晶粒尺寸约为320nm;非晶粉体完全致密所需的SPS温度为1 200℃,所得产品的晶粒尺寸约为150nm。相比于纳米多晶粉体,非晶粉体可以在较低的温度下烧结成为致密纳米块体,我们将这一现象归结为非晶粉体在烧结中的相转变。这一发现为纳米陶瓷块体的低温烧结提供了新的思路。     

中温固体氧化物燃料电池电解质YSZ薄膜的低温制备和性能表征

考察了少量氧化钴对YSZ粉体烧结性能的影响。结果发现,YSZ粉体中添加0.5 mol%氧化钴后,YSZ电解质1 200℃即可烧结致密,比未掺杂时降低了200℃。利用空气喷涂法制备的添加氧化钴的YSZ薄膜在1 280℃制作的单电池,在800℃时OCV和最大输出功率分别为1.02 V和353 mW/cm2,结果表明薄膜已经完全致密。     

Nd掺杂BST薄膜的微结构与光学特性研究

用改进的溶胶-凝胶技术,在硅和石英衬底上制备了不同浓度的Nd掺杂Ba0.80Sr0.20TiO3薄膜,应用XRD和SEM表征了薄膜的晶化行为和微观形貌.测试发现700℃退火后,薄膜晶化情况良好,具有典型的多晶钙钛矿结构,表面致密,无裂纹和孔洞,晶粒生长均匀,随着Nd掺杂量的增加,晶粒尺寸逐渐减小.在200~1 000 nm的波长范围内测试了薄膜的透射谱,用"包络法"计算了薄膜的折射率,薄膜折射率与波长呈现典型的电子带间跃迁的色散关系,波长为400 nm时,1%Nd(按物质的量计算百分比)掺杂的BST薄膜的折射率为2.06,小于纯BST薄膜的折射率2.10,这是由于Nd掺杂引起薄膜内部应力变化造成薄膜折射率降低.由吸收谱和Tauc关系确定了Nd掺杂对薄膜的光学带隙的影响.     

BST薄膜的湿法化学刻蚀工艺优化及应用初探

采用sol-gel法在SiO2/Si衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)薄膜.利用湿法化学刻蚀技术对BST薄膜进行图形化.通过实验结果对比,选择HF/HNO3/H2O2/H2O(体积比为1∶20∶50∶20)的混合液作为最佳刻蚀液.扫描电镜(SEM)结果表明,刻蚀后BST薄膜表面干净,无残留物,图形轮廓清晰.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)结果显示,刻蚀后BST薄膜表面粗糙度增大,结晶性退化.对刻蚀后的薄膜在600℃后退火处理,能要在一定程度上恢复其表面形貌和结晶性.应用优化工艺制备BST薄膜阵列,采用剥离法将Au,Ni/Cr和Pt/Ti电极进行微图形化.最后,成功地制备了Au/Ni/Cr/BST/Pt/Ti/SiO2/Si结构的8×8元的红外探测器阵列.     

碳化硅薄膜制备及其场发射特性

采用热丝化学气相沉积法在Si（111）、Ti（101）衬底上制备了SiC薄膜,并利用X射线衍射和傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析．XRD结果表明,制备的SiC薄膜呈现3C-SiC结晶相,有很好的择优取向性．HIR谱显示,薄膜的吸收特性主要为Si-C键的吸收,其吸收峰为804．95cm^-1．从原子力显微镜对SiC薄膜表面形貌的测试分析可以看出,样品表面呈规则精细颗粒状结构且薄膜结构致密．此外,在高真空系统中（6．0×10^-4Pa）对生长的SiC薄膜进行场敛发射特性测试,结果表明生长的SiC薄膜具有场致发射特性：样品的开启电压为82．1V／μm,最大电流密度为631．5μA／cm^2．     

多孔硅薄膜的微结构及其XRD研究

使用扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线衍射研究了多孔硅薄膜的微结构.SEM图像显示：多孔硅膜表面的微结构比较均匀;沿纵向方向薄膜内部空腔呈流线型分布;孔和孔之间的间距为10～20 nm.AFM形貌表明：其表面在1×1μm范围内的均方根粗糙度为4.75 nm.XRD结果说明：多孔硅薄膜晶体晶格常数随深度增加而变大,多孔硅薄膜孔壁上Si？H键的比例将减少.     

PZT薄膜的结晶特性及红外特性

采用电子柬蒸发方法在n—Si（100）衬底上制备Pb（ZrxTi1-x）O3（简记为PZT）多晶薄膜．用X射线衍射分析了PZT薄膜的结晶择优取向与Zr／Ti成分比、生长温度、退火气氛和退火温度的关系．结果表明不同Zr／Ti比的薄膜在真空中退火都形成（110）择优取向;而在空气中退火后薄膜的择优方向与Zr／Ti成分比有关,Zr／Ti比值小时为（101）择优取向,Zr／Ti大时为（100）择优取向．红外吸收光谱的测量结果表明（100）和（110）择优取向的PZT薄膜在长红外波段（8～12um）存在较强的吸收峰,而（101）择优取向的PZT薄膜在这一波段没有明显的吸收峰．     

双层钛酸锶钡陶瓷的制备与研究

采用固相法分别制备施主掺杂陶瓷、受主掺杂陶瓷及双层钛酸锶钡陶瓷.施主掺杂选择呈现明显半导化的0.15%(摩尔比,下同)的La2O3;受主掺杂选择铁电性的0.15%的Fe2O3.XRD测试表明多种复合粉体均为钙钛矿结构;SEM结果显示:制备的双层钛酸锶钡陶瓷整体致密度较高,层间存在厚度接近30μm的过渡区域.介电温谱测试表明:掺La3+与掺Fe3+的介电峰分别在温度10℃和80℃处,双层钛酸锶钡陶瓷的介电常数在10~80℃温度区间明显平滑,介电常数和介电损耗均与电容串联模型的计算结果十分吻合.此双层复合方法提供制备高温度稳定性和功能复合陶瓷的有效实验手段.     

梯度组分BST薄膜的制备及其电学性能的研究

采用射频磁控溅射方法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备上、下梯度组分BST薄膜,研究在相同条件下沉积的上、下梯度组分BST薄膜的微结构及电学性能.实验表明:下梯度组分BST薄膜在测试频率为200 kHz时,介电常数为343.75,介电损耗为0.025;在250 kV/cm偏置电场下,介电调谐率为45.86%,与上梯度组分BST薄膜相近;但是下梯度组分薄膜的优值因子远大于上梯度组分薄膜的优值因子(7.81),达到18.34,说明下梯度组分BST薄膜是比较理想的介电调谐材料,用于微波调谐器件是可行的.     

微晶云母陶瓷微细孔超声加工正交试验

采用工件加振方式的微细超声加工方法和银钨合金工具,在厚度530μm的微晶云母陶瓷圆片上进行微细超声加工试验.通过5因素2水平正交试验分析了超声加工试验中振幅、工具进给速度和转速、工作液中金刚石磨粒粒度及金刚石质量分数对其工具体积损耗率的影响,并选择较优的参数组合,加工出孔径Φ80μm、深度530μm、孔侧壁锥度小于0.5°的微晶云母陶瓷通孔.     

掺杂钛酸铋钠对钛酸锶钡陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备钛酸铋钠掺杂的钛酸锶钡（Ba0.9Sr0.1TiO3）铁电陶瓷,研究钛酸铋钠的掺杂量对钛酸锶钡陶瓷的微观结构和介电性能的影响,并探讨相关机理．研究结果表明,在讨论的掺杂范围内,随着钛酸铋钠掺杂量的增加,钛酸锶钡的晶粒尺寸先增大,后减小．当掺杂量为0．5％（质量分数,下同）时,介电弥散发生,半导化现象出现．当钛酸铋钠掺杂量介于1．0%-1．5％之间时,钛酸锶钡陶瓷的介电常数均保持在5000,且居里温度向高温移动到120℃,10kHz频率的介电损耗低于0．05．     

非晶碳氮薄膜的X射线光电子能谱研究

采用空心阴极等离子体化学气相沉积法,在甲烷一氨气、氢气混合气体体系下,制备出了非晶碳氮薄膜。利用原子力显微镜（AFM）及X射线光电子能谱（XPS）对薄膜的表面形貌、成分及微观结构进行了测试和表征。结果表明,薄膜的表面光滑、致密,均方根粗糙度小于0．5nm;薄膜中的氮含量随NH3（H2）流速的增加呈现降低的趋势,sp^2C—N及sp^3C—N键含量均随氮含量的增加而增加。