Mg掺杂ZnO纳米材料的结构及光学特性研究

采用低温热分解法制备Zn1-xMgxO(x=0,0.03)纳米材料,利用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)和拉曼光谱分析研究了Mg的掺杂对样品的结构和光学特性的影响.另外,还利用能量弥散X射线能谱仪(EDX)对样品的元素含量进行了表征.结果表明,Zn0.97Mg0.03O具有和ZnO一样的衍射谱,为六方纤锌矿结构.但是,随着Mg的掺入,样品Zn0.97Mg0.03O的结晶有序性遭到一定程度的破坏,结晶质量下降.XRD和EDX结果证明了Mg成功掺入ZnO晶格中,形成了替位式掺杂.在拉曼光谱中,位于434 cm-1处的E2(H)模式的出现表明样品为六角纤锌矿结构的ZnO.室温光致发光谱出现很强的紫外近带发射峰,没有观察到深能级发射,且随着Mg的掺入,紫外发射峰发生蓝移.     

A位掺杂Sr1-xLa2x/3Bi4Ti4O15陶瓷的铁电介电性能

Sr1-xL a2x/3B i4T i4O15(SLBT-x,x=0.00~0.75)陶瓷居里温度(tC)随掺杂量的增加而降低,显示掺杂导致晶格畸变减小,这是由于L a3 取代Sr2 位而产生的A位空位弱化了相邻T iO6八面体的耦合作用所致.样品介电峰峰高随掺杂量增加而降低,峰形宽化,表现出弥散相变的特征,这是由于L a3 和Sr2 离子半径的差异以及高掺杂量下L a3 离子部分进入铋氧层所致.样品的剩余极化(2Pr)在掺杂量为0.3时增加到23.1×10-2C.m-2,同时矫顽场降低到79.6×105V.m-1,高价掺杂所形成的偶极子缺陷使得样品铁电性能明显改善.     

微波辅助溶胶-凝胶法合成镧掺杂钛酸钡纳米微粉

以乙酸钡、钛酸四丁酯为原料,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备La3＋掺杂钛酸钡,通过物相分析、电镜分析、红外分析及电化学分析等手段,研究其晶胞结构与电化学性能的改变. XRD分析表明：La3＋掺杂可以增大钛酸钡的晶胞体积、晶格常数a.扫描电镜分析显示：样品直径约50～200纳米的颗粒,为更小的粒子团聚而成,粒径不均匀,有团聚.红外光谱分析表明：制得的样品具有钙钛矿的钛氧八面体结构.电化学分析表明：La3＋掺杂的钛酸钡可以增大钛酸钡的储电性能,随着La3＋掺杂量的增大,储电量逐渐增加.当La3＋掺杂量达到0.002时,储电性能达到最优,随着La3＋掺杂量的增大,储电性能逐渐降低,但仍然比纯钛酸钡的储电性能好.     

低温烧结锆掺杂钇铁石榴石(YIG)的磁性能研究

通过溶胶-凝胶法用1 100℃低温烧结制得了(Y3-xCax)(Fe5-xZrx)O12纳米颗粒.利用谢乐公式计算得未掺杂YIG样品的平均粒径为88.6 nm,XRD结果表明掺杂样品均为YIG纯相.VSM表征发现当掺杂量x=0.3时,样品的Ms值最大,达到28.4 Am2·kg-1,继续增大掺杂量,由于超交换作用削弱导致磁性减弱;样品的Hc随掺杂量增大呈减小趋势.综合Ms值和Hc值,认为当x=0.3时,样品的磁性能最好,此时Ms=28.4 Am2·kg-1,Hc=1.69 k A·m-1.     

掺杂方式对Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷微结构及性能的影响

采用溶-凝胶法制备Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷粉末,以传统陶瓷制备工艺制备Mg元素掺杂的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷．研究MgO掺杂量为1．6％（质量分数）时,MgO固相掺杂和Mg计湿化学法掺杂两种不同的掺杂方式对Mg掺杂的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷显微结构及电学性能的影响．研究结果表明,当Mg掺杂量相同时,掺杂方式对Mg掺杂的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3。陶瓷的显微结构和电学特性有显著的影响,相比纯的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷,两种掺杂方式中,Mg2＋湿化学法掺杂相对于MgO固相掺杂,在BSZT陶瓷中的分布更均匀,替位程度更高,所以其对介电常数的影响也相对更大．而MgO固相掺杂相对于Mg2＋湿化学法掺杂明显地促进了陶瓷晶粒的生长,提高了陶瓷的致密性,同时其击穿电场和电阻率也有较大提高．1350℃下烧结的固相MgO掺杂的Mg：Ba0．3Sr0．7Zr0．18Ti0．82O3陶瓷性能较优,介电常数约为590,介电损耗低于0．0005,电阻率为7．78×10^13Ω·mm,击穿场强为6．56kV／mm．     

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.     

织构化Mg掺杂磷灰石型硅酸镧电解质制备、结构及O~(2-)导电性能

以La2O3和SiO2为原料,首先利用固相法合成La2Si2O7和La2SiO5粉体,然后采用共压法成型得到La2Si2O7(含MgO、La2O3)/La2SiO5/La2Si2O7(含MgO、La2O3)三明治结构,进而在高温下通过互扩散反应制备织构化Mg掺杂硅酸镧电解质(La9.33Si5.8Mg0.2O25.8)。以X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X线谱(EDS)、交流阻抗等测试与表征手段研究合成粉体物相和Mg掺杂硅酸镧电解质的微结构及其O2-导电性能。结果表明:通过高温互扩散和固相反应过程,可制得单相织构化Mg掺杂硅酸镧电解质,其晶粒c轴沿样品厚度方向织构化程度达70%。同时,XRD、拉曼光谱和EDS能谱分析表明:掺杂Mg主要占据结构中Si位;织构化的Mg掺杂硅酸镧电解质在750℃下电导率达3.81×10-3S/cm、活化能为0.71 eV。     

钒掺杂SrBi_4Ti_4O_(15)拉曼光谱和X射线光电子能谱研究

适量的钒掺杂,大大增加了SrBi4Ti4O15(SBTi)铁电材料的剩余极化2Pr,并改善了材料的耐压性能.SBTi拉曼模的位置,基本不受V掺杂的影响,但对应Ti O6氧八面体的拉曼模在掺杂明显宽化,这与V5 取代进入Ti O6中的Ti4 后,材料局部无序性增大,应力增加有关.X射线光电子能谱表明,不同掺杂量样品的Bi4f和Ti2p的结合能未有明显变化,这与B位高价掺杂减少氧空位的特殊机制有关.材料的2Pr增加,是高价阳离子掺杂导致材料中氧空位浓度的减少,局部无序性的增加共同作用的结果.     

ZnCr_(2-x)Fe_xO_4系列化合物的合成及其性质表征

采用固相法合成了尖晶石结构的ZnCr2O4以及铁取代的系列尖晶石结构化合物,利用X线衍射、红外光谱和磁性测量对该系列化合物进行了表征.结果表明:这些化合物属于面心立方,空间群为Fd 3m,晶胞参数a=0.832 4～0.835 6nm,并且晶胞参数随着掺铁量增大而增加.红外光谱中出现了四面体和八面体吸收峰,而且这2种多面体的吸收峰的波数随着铁含量增加逐渐向低波数方向线性移动.系列化合物的磁矩随磁场的增大而增加,其饱和磁化强度与各向异性场随着铁掺入量增加呈现相反的变化.自发磁化强度随晶粒增大而近乎线性减小.各向异性场的测定表明ZnCr2O4属于软磁性化合物.     

稀释磁性半导体Zn1-xCoxO纳米晶的合成

采用化学共沉淀法合成了稀释磁性半导体Zn1-xCoxO(x=0.01~0.42)纳米晶,X-射线衍射和红外光谱显示钴离子掺杂到氧化锌晶格中并替代了部分锌离子的占位,用振动样品磁强计研究了Zn1-xCoxO系列样品的磁性能,发现当x≤0.12时,样品呈现明显的室温铁磁性.此外,研究了合成过程中反应液的pH值、钴的掺入量和产生的沉淀等因素对Zn1-xCoxO磁性能的影响,并初步探讨了反应机理.     

Novel laminated multiferroic heterostructures for reconfigurable microwave devices

Voltage tuning of magnetism is fundamentally and technically important for fast, compact and ultra-low power electronic devices. Multiferroic heterostructures,simultaneously exhibiting distinct ferroelectric and ferromagnetic properties, have caught a lot of attentions because of the capability of controlling magnetism by a voltage via a strain-mediated magnetoelectric（ME） coupling. In these materials, a voltage-induced strain is involved to create an effective magnetic field and change ferromagnetic resonance frequency in the coupled ferromagnetic phases through magnetoelastic interactions. Therefore, the devices made of such materials are compact, ultra-fast and energy efficient,providing new functionalities for microwave components.This paper will review the recent progress of multiferroics and their applications in microwave devices from different aspects, including the creation of the novel laminated multiferroic heterostructures with a strong ME coupling, the realization of the multiferroics based on tunable microwave signal processors and the investigation of nonvolatile tuning of microwave properties using ferroelastic domain switching in multiferroic heterostructures. These tunable multiferroic heterostructures and devices offer great opportunities for realizing the next generation of tunable magnetic microwave components, ultra-low power electronics and spintronics.     

可调谐石墨烯光电子器件

凭借着良好的光电、力学和热学性能,石墨烯是目前凝聚态物理领域一个重要的研究热点.而且由于石墨烯的色散关系在狄拉克点附近呈现线性特性,石墨烯的光电特性可以通过外加电场、磁场和温度来加以调节.因此,石墨烯是研究可调谐器件的良好平台.基于石墨烯的电导率随费米能级有明显改变的特点,在分析石墨烯器件的调制机制的基础上,对石墨烯可调谐器件在太赫兹、中红外和近红外的应用发展进行了综述研究.     

Ln系稀土元素对微波介质陶瓷的活性作用机理

从微波介质陶瓷的制作中加入Ln系稀土元素微波性能显著提高这一现象出发,结合目前微波介质陶瓷三个主要体系的改性实验结果,采用了大量稀土元素在稀土化学、稀土固体材料学和稀土催化等领域的研究成果,初步探讨了稀土元素对微波介质陶瓷结构的“催化”活性作用．结果表明结构梳理是提高微波性能的主要原因,稀土元素的引入是提高微波介质陶瓷介电性能的有效途径．     

一种新型的可调性能的铁氧体EBG的特性分析

提出了一种新型的可利用改变外加偏置磁场对其特性进行调节的电磁带隙（EBG）——铁氧体EBG,并采用混合基有限元和Floquet定理相结合的方法,对其散射特性进行了仿真计算和数值分析。通过对不同外磁场下该类EBG的透射系数的频率响应的比较和分析表明：该类EBG较相同结构的各向同性EBG具有更好的通带和阻带特性,更重要的是通过调节外加偏置磁场的确可以改变该EBG的工作状态。这将可能研发出一种新型的功能可调的EBG。     

烧成制度对MgO-TiO2-CaO微波介质陶瓷介电性能的影响

以钛酸镁为基础的陶瓷材料,是一种有潜力的微波介质陶瓷材料。文中研究了烧成制度（烧结温度（Ts）及预烧温度）对NgO—TiO2-CaO系统介电性能的影响。研究发现,烧结温度和预烧温度过高或过低都不利于系统介电性能的优化,只有在烧结温度和预烧温度适中时才可能得到性能优良的陶瓷材料。     

点缺陷对微波介质陶瓷介电性能的影响

从理论方面研究点缺陷对微波介质陶瓷材料介电性能的影响,通过实验分析微波介质陶瓷材料的几种改性机理中点缺陷所发挥的作用,以及工艺因素对点缺陷的影响,得出由于点缺陷的作用使得几种改性可能会产生的结果。     

Ca(Sm0.5Nb0.5)O3介质陶瓷的微波烧结

通过改变微波烧结温度和保温时间,优化Ca( Sm0.5 Nb0.5) O3 (CSN)陶瓷的微波烧结工艺,用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和微波网络分析仪等对试样进行表征.从相组成、显微结构及微波介电性能等方面对微波烧结试样与常规烧结试样进行对比分析.结果表明:微波烧结可大幅降低CSN的烧结温度,促进试样的致密化,其物相组成和传统烧结试样无明显差别;微波烧结还可以改善CSN陶瓷的微波介电性能,在1 375℃微波烧结30 min可获得优异的微波介电性能,介电常数(εr)=20.08,品质因数(Q×f)=37.03 THz,谐振频率温度系数(Tf)=-10.2×10-6℃-1.     

固有烧结温度低的微波介质陶瓷研究进展

综述了固有烧结温度低的微波介质陶瓷的研究进展,对不同材料体系的微波介质陶瓷结构、介电性能进行了详尽讨论,指出了今后微波介质陶瓷发展方向.     

水玻璃砂芯微波固化用模具材料

分析了砂芯微波固化用模具材料应具备的性能，测试并分析了树脂模具和陶瓷模具的微波吸收性和穿透性。结果表明，塑料模具和陶瓷模具者可用于水玻璃砂芯的微波固化。塑料模具的优点是强度高，韧性好，易于制作，陶瓷模具的优点则是耐热性好，耐用性好。     

Microwave sintering of Ca<Subscript>0.6</Subscript>La<Subscript>0.2667</Subscript>TiO<Subscript>3</Subscript> microwave dielectric ceramics

Ca_0.6La_0.2667TiO₃ ceramics were prepared by conventional and microwave sintering techniques and their sinterability, microstructure, and microwave dielectric properties were investigated in detail for comparison. Densified Ca_0.6La_0.2667TiO₃ ceramics were obtained by microwave sintering at 1350°C for 30 min and by conventional sintering at 1450°C for 4 h. An unusual phenomenon was found that some larger grains (grain size range: 8–10 μm) inclined to assemble in one area but some smaller ones (grain size range: 2–4 μm) inclined to gather in another area in the microwave sintered ceramics. The microwave dielectric properties of Ca_0.6La_0.2667TiO₃ ceramics prepared by microwave sintering at 1350°C were as follows: dielectric constant (ɛ _r) = 119.6, quality factor (Qf) = 17858.5 GHz, and temperature coefficient of resonant frequency (τ _f) = 155.5 ppm/°C. In contrast, the microwave dielectric properties of the ceramics prepared by conventional sintering at 1450°C were ɛ _r = 117.4, Qf = 13375 GHz, and τ _f = 217.2 ppm/°C.