锆钛酸钡陶瓷的制备与介电性能研究

采用传统电子陶瓷工艺,制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(BZT,x=0.20,0.25,0.30)铁电陶瓷,研究了不同Zr含量对陶瓷微观结构、介电性能和介电可调度的影响.结果表明,不同频率下陶瓷样品的介电温谱显示Ba(ZrxTi1-x)O3材料具有弥散相变的特征,当x=0.3时,已成为典型的弛豫型铁电体;温度为193～323 K时,材料的介电可调度测量表明所有样品介电可调度均在10%以上,且在铁电态和居里温区附近介电可调度明显高于顺电态.从铁电畴、极性纳米微区的角度出发对实验结果进行了解释.发现室温(300 K)时样品x=0.25的介电可调度可达49.5%,优化因子为49.11(1.5 kV/mm,10 kHz).     

导电海绵-AgNWs复合柔性应力传感器灵敏度优化

以导电海绵为基底,并将其与银纳米线（AgNWs）复合作为柔性电极,制备了一系列柔性应力传感器,其具有良好的灵敏度和重复性.研究发现AgNWs均匀附着在导电海绵的泡沫网络中.受力时随着海绵泡沫结构大形变的同时,AgNWs结构在微观上也产生次级形变,这种多层次的导电网络结构变化有利于增强应力传感器的灵敏度.考察了不同介电材料、介电层厚度、AgNWs滴涂层数等条件对灵敏度的影响,并优化了制备条件,实现了传感器的可控制备.本文制备的传感器制备方法简单,有一定实际应用前景.     

氯乙酸样品酯化预处理对其气相色谱分析的影响

研究了气相色谱法分析氯乙酸样品时酯化过程对分析结果的影响.研究表明,采用阳离子交换树脂作酯化反应催化剂,无水硫酸镁作脱水剂,氯乙酸样品和过量甲醇在368K下能快速酯化,酯化后的样品仅需简单过滤便可进行色谱分析,该方法操作简便,数据可靠,能快速测定氯乙酸样品,可用于氯乙酸生产的中控分析.     

混合介质低频介电增强效应的等效电容模型

针对油气开采时岩石等混合介质在低频段出现的介电增强现象影响测井数据准确性的问题,提出一种混合介质低频介电增强效应的等效电容(CMEC)模型。首先根据储油层岩石电参数特性建立层状含膜介质模型,并将其等效为集总电路形式进行介电谱分析;同时给出3层含膜介质的电势分布,由此分析膜层电导率及膜层厚度对介电增强特性的影响。分析结果表明:等效介电常数在低频段的增强是电容模型有效厚度在低频段减小引起的,而其增强幅度和薄膜参数之间存在着定量关系;由于CMEC模型计算含膜介质介电谱时引入的模型参数相对较少,运算量约为有限差分算法等数值模拟方法的10%。该模型可为油田地质结构的低频介电测量提供准确依据。     

二氧化锆纳米管的制备与结构性质研究

在阳极氧化铝模板的孔内，利用溶胶-凝胶法制备出高度有序的二氧化锆纳米管。利用扫描电子显微镜、透射电镜、X-射线能量色散谱、X射线衍射和X-光电子能谱研究和表征了二氧化锆纳米管阵列的形貌和晶体结构．结果表明：二氧化锆纳米管均匀有序排列，并相互平行组装在阳极氧化铝模板的孔中．二氧化锆纳米管的长度和直径取决于所制备的膜板的厚度和孔径，这种大面积制备二氧化锆纳米管的新方法对其在气体检测器及各种工程材料的实际应用上具有重要的意义．     

Fe填充碳纳米管微波吸收材料的研究

实验采用二茂铁热分解原位沉积法制备了金属Fe填充碳纳米管复合雷达吸波材料.高分辨透射电镜观测证实了Fe在碳纳米管内的填充发生,填充的金属Fe在碳纳米管内呈准连续的纳米线.采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了样品在2～18 GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率.采用吸收屏理论公式计算材料反射率损耗、匹配频段及匹配厚度.结果表明,样品反射损耗随吸收层匹配厚度的增大,吸收峰向低频方向迁移.吸收层在Ku波段具有较好的吸波效果.当吸收层匹配厚度为3.5 mm时,在中高频范围内,反射衰减最大达-22.73 dB,反射衰减小于-10 dB的频宽达4.22 GHz.     

国际资讯

美国找到量产石墨烯简单方法美国北伊利诺伊大学的科学家在6月出版的《材料化学》杂志上发表论文称,他们发现了一种可大规模生产石墨烯的简单方法:通过在干冰中燃烧纯金属镁的方式就能够直接将二氧化碳转化成多层石墨烯(厚度小于10个原子)。石墨烯是一种二维碳材料,是已知材料中最薄的一种,具     

路面层状结构低频介电增强特性

为减小因介电增强特性带来的路面检测误差,借助模拟路面层状结构的"双电层"模型,对路面层状结构的介电增强特性进行分析。通过Debye模型推导双电层模型介电常数计算公式,采用有限差分算法对模拟路面层状结构的双电层模型建模仿真;根据仿真结果,讨论了路面层状结构中电性参数对介电增强的影响,并基于电容器原理,设计了一款平行板电容器,在低频段对不同膜层的双电层模型进行测量。研究结果表明:双电层模拟的路面层状结构在低频段存在介电增强,其主要受界面层的电导率、厚度等参数影响;面层和基层材料的电性参数只影响路面层状结构的弛豫频率和时间,不影响介电增强;采用增大界面层电导率,限定界面层厚度的方法能减小路面检测中因界面层中各参数差异产生的介电增强,提高测量精度。     

单层二硫化钼光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了单层和体材料二硫化钼(MoS2)的电子能带结构及光学性质.在能带结构计算的基础上,计算了单层和体材料MoS2的介电函数虚部及实部,并导出了单层MoS2的能量损失谱、吸收系数、反射率、折射率和消光系数等.同时给出了体材料及单层MoS2介电函数图像中各峰值与对应的能带带间跃迁之间的关系.所得结果与实验结果及现有的理论结果相符合.     

金属Fe/Cu超晶格的结构和磁性

用真空双源蒸镀法成功地制备了金属Fe/Cu磁性超晶格,对Fe/Cu超品格的结构和磁性进行了研究.在Fe/Cu超晶格中,Fe、Cu通过形变来实现共格匹配,其晶体结构与Fe、Cu层的厚度比有关.在Fe层较薄时出现fcc结构的Fe层,fcc Fe呈铁磁性但其磁性比bcc Fe弱.在Cu层厚度小于20时,近邻Fe层之间发生交换耦合,这种交换耦合解释为R、K、K、Y相互作用.     

椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

摘要：为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在300nm?2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度。结果表明：样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差（MSE）比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线。该研究结果对应用ZrO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值。     

掺杂与应力对ZrO2薄膜电子结构和光学性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法系统地研究了掺杂和应力对ZrO_2薄膜的电子结构与光学性质的影响.本文首先研究了Hf原子替代掺杂对ZrO_2薄膜物性的影响,研究结果表明,Hf原子掺杂减小了ZrO_2薄膜的带隙和态密度大小,可在一定程度上降低其表面缺陷电荷和漏电流.掺杂Hf原子后介电峰和吸收峰的值明显下降,同时介电峰和吸收峰的波形均出现了窄化现象,半高宽显著减小.本文也着重研究了不同应力下四方晶相ZrO_2薄膜物理性质变化及规律.研究发现压应力显著调控了ZrO_2薄膜的带隙以及价带顶和导带底附近的能带结构.施加应力后吸收峰的吸收范围和强度均显著增大,峰值对应的光子能量蓝移则表明对紫外光的吸收随着应力的增加有所增强.在低能量红外和可见光区域,施加压应力后ZrO_2薄膜的折射率变大,但在紫外线区域,压应力使ZrO_2薄膜的折射率呈现出先增大后减小的波动特性.上述研究结果为ZrO_2薄膜材料的设计与应用提供了理论依据.     

高介电栅介质ZrO2薄膜的物理电学性能

采用脉冲激光沉积方法在Si衬底上沉积了ZrO2栅介质薄膜,X射线衍射分析表明该薄膜经过450℃退火后低介电界面层得到抑制,仍然保持非晶状态;电学测试显示10 am厚ZrO2薄膜的等效厚度为3.15 nm,介电常数12.38,满足新型高介电栅介质的要求,在-1 V偏压下Al/ZrO2/Si/Al电容器的漏电流密度为1.1×10-4A/cm2.     

Cathodic micro-arc electrodeposition of yttrium stabilized zirconia (YSZ) coatings on FeCrAl alloy

Zirconia-based coatings, especially yttrium stabilized zirconia (YSZ), are the best ceramic coatings for high temperature applications due to their superior mechanical and thermal behavior[1]. And YSZ is of considerable in-terest for applications in solid-oxide fuel cells due to its high oxygen-ion conductivity and stability in oxidizing and reducing atmospheres, oxygen sensors and microelec-tronic devices[2]. The traditional methods to produce the YSZ coatings are plasma spray, electron be…     

微纳层叠共挤碳纳米管填充高抗冲聚苯乙烯/高抗冲聚苯乙烯(CNTs+HIPS/HIPS)交替层状复合材料的介电性能

利用自制的微纳层叠共挤出装置制备了2、8、32、128层的碳纳米管填充高抗冲聚苯乙烯/高抗冲聚苯乙烯（CNTs+HIPS/HIPS）交替层状复合材料,复合材料体系中CNTs+HIPS层碳纳米管的质量分数分为6%、10%两种,微层理论厚度分别为1 mm、250 μm、62.5 μm、15.6 μm。采用数码电子显微镜对复合材料的微层界面进行了分析,并测试了复合材料的导电和介电性能。结果表明：微层实际厚度与理论厚度较为一致;CNTs+HIPS/HIPS交替层状复合材料在挤出方向与厚度方向上的电阻率呈现了明显的各向异性,挤出方向上表现为高导电的特性,而厚度方向上表现为绝缘的特性;层间界面数量的增多增强了界面极化效应,极大地提高了复合材料的介电常数,且表现出较好的频率独立性,同时在低频（<10⁴ Hz）下保持了低介电损耗。     

Al/SiO_2 周期迭层膜式微型偏光器中的Al膜层

对周期性Ａｌ／ＳｉＯ２迭层膜式微型偏光器中的Ａｌ膜层进行了研究．高消光比的迭层膜式微型偏光器的性能主要决定于Ａｌ膜层的介电常数．从理论上分析了影响Ａｌ膜层介电常数的因素及Ａｌ膜层的介电常数偏离体金属Ａｌ相应值的原因．Ａｌ膜层溅射沉积条件实验研究结果表明,沉积速率、膜层厚度及基底形貌的控制和选择是非常重要的     

左手材料和磁性材料交替排列结构中的角度特征分析

利用4×4传递矩阵的方法,计算了含左手材料和磁性材料的多层结构的磁光科尔效应,分析了科尔旋转角和优值系数随层厚、左手材料磁导率、介电常数的变化关系.左手材料的反常共振传递特性使得薄的磁性膜可以产生大的磁光科尔效应,有望在磁光记录、完美隐身中发挥重要作用.     

基于复合封装薄膜的水汽透过率测试系统研究

基于活泼金属(钙、镁)电学法设计研发了用于老化测试环境下的水汽透过率测试仪器,测试精度达到10-6 g·m~(-2)·d~(-1).利用本测试仪器测试了不同叠层次数的Al_2O_3/ZrO_2复合薄膜的水汽透过率,结果表明,多次叠层后的Al_2O_3/ZrO_2复合薄膜的水汽阻隔性能得到了较好提升.     

溶胶-凝胶方法制备铁酸铋薄膜及膜厚的影响

以溶胶-凝胶方法制备不同厚度的铁酸铋(BiFeO₃, BFO)薄膜,XRD分析表明,BFO薄膜呈钙钛矿相结构,且随着厚度的增加,薄膜的结晶性变好.而薄膜厚度为4层(200 nm)至8层(400nm)之间,其微观结构可能发生由赝立方相向三方相的转变.同时,随着膜厚的增加,BFO薄膜的介电性能得到改善,绝缘性能得到提高,铁电性能也相应地好转.     

Improper ferroelectricity in perovskite oxide artificial superlattices

Ferroelectric thin films and superlattices are currently the subject of intensive research because of the interest they raise for technological applications and also because their properties are of fundamental scientific importance. Ferroelectric superlattices allow the tuning of the ferroelectric properties while maintaining perfect crystal structure and a coherent strain, even throughout relatively thick samples. This tuning is achieved in practice by adjusting both the strain, to enhance the polarization, and the composition, to interpolate between the properties of the combined compounds. Here we show that superlattices with very short periods possess a new form of interface coupling, based on rotational distortions, which gives rise to 'improper' ferroelectricity. These observations suggest an approach, based on interface engineering, to produce artificial materials with unique properties. By considering ferroelectric/paraelectric PbTiO3/SrTiO3 multilayers, we first show from first principles that the ground-state of the system is not purely ferroelectric but also primarily involves antiferrodistortive rotations of the oxygen atoms in a way compatible with improper ferroelectricity. We then demonstrate experimentally that, in contrast to pure PbTiO3 and SrTiO3 compounds, the multilayer system indeed behaves like a prototypical improper ferroelectric and exhibits a very large dielectric constant of epsilon(r) approximately 600, which is also fairly temperature-independent. This behaviour, of practical interest for technological applications, is distinct from that of normal ferroelectrics, for which the dielectric constant is typically large but strongly evolves around the phase transition temperature and also differs from that of previously known improper ferroelectrics that exhibit a temperature-independent but small dielectric constant only.