溶胶-凝胶法制备掺钕钛酸铋铁电薄膜

采用溶胶-凝胶法在Pt／Ti／SiO2／Si基片上制备了掺钕(Nd)的Bi4Ti3O12薄膜(Bi4-xNdx)Ti3O12(x=0．85)，将薄膜于空气中710℃退火0．5h，形成BNT多晶薄膜。系统研究了薄膜的结构、电学性质、表面形貌、漏电流、疲劳特性等。结果表明薄膜呈(117)和(00l)的混合取向，显示良好的铁电性(2Pr=60．8μC／cm^2)，并呈现良好的抗疲劳特性。     

测试频率对钕掺杂钛酸铋铁电薄膜极化反转疲劳特性的影响

首先介绍了铁电薄膜极化反转疲劳特性测试原理,然后研究了Bi3.54Nd0.46Ti3O12(BNT)铁电薄膜在不同测试频率下的极化反转时的疲劳特性.采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BNT薄膜,发现其极化反转时的疲劳特性与外加测试频率之间存在着极强的依赖关系.研究表明BNT薄膜抗疲劳特性随测试频率减小而变差.在外加反转电场强度为2倍矫顽场强时,测试频率分别为50 kHz、100 kHz和1 MHz的情况下,经过6.7×108次极化反转后,薄膜的剩余极化值分别下降了36.1%、16.9%和7.1%.在相同条件下,测试了目前铁电存储器用的PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜的疲劳特性,并与BNT的相比较,发现BNT薄膜的抗疲劳特性要明显优于PZT薄膜.文中对上述实验现象作了初步的解释.     

溶胶-凝胶法制备(Bi, Nd)4Ti3O12铁电薄膜

采用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了(Bi, Nd)4Ti3O12铁电薄膜.将薄膜分别进行每一层、每二层、每三层500 ℃空气中预退火10 min，分别称为样品a、b、c，最后都于氮气氛中680℃总退火半小时. 结果表明预退火工艺对薄膜的铁电性能影响很大.样品a、b的铁电性能(2Pr分别为47.8 μC/cm2和51.9 μC/cm2)远远高于样品c(2Pr = 28.7 μC/cm2).三组薄膜都呈现良好的抗疲劳特性.     

高取向PZT铁电薄膜的溶胶-凝胶法制备

采用溶胶-凝胶技术，在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上成功制备了沿（100）晶向强烈取向的Pb(Zr0.53，Ti0.47)O3铁电薄膜。通过X-ray衍射分析，在每层膜的制备工序中，增加600℃热处理15min的工艺，可有效防止烧绿石相的出现和薄膜开裂，并促进薄膜沿（100）晶向外延生长。制得的薄膜经600℃退火4h，后，呈完全钙钛矿相，并沿（100）晶向强烈取向，原子力显微照片表明，薄膜结构致密，晶粒尺寸约为100nm。经测量，薄膜的相对介电常数高达1150，剩余极化为26μc/cm^2，矫顽场强为49kV/cm。     

掺钕钛酸铋纳米结构的水热合成研究

以Bi（NO3）3·5H2O,Nd（NO2）3·6H2O和Ti（OC4H9）4为原料,NaOH为矿化剂,采用水热法合成铋层状钙钛矿掺钕钛酸铋（Bi3.15Nd0.85Ti3O12,BNdT）纳米结构．利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）表征产物的晶相和形貌．研究反应温度、矿化剂浓度和反应时间对水热合成BNdT纳米结构的影响．结果表明,在适当的水热反应条件下能有效合成BNdT纳米结构,在反应温度为150℃、175℃、200℃和220℃时分别形成球状、球状与片状共存、棒状和片状产物．     

溶胶-凝胶法制备Li-N共掺ZnO纳米薄膜及其性能表征

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上沉积Li-N共掺ZnO纳米薄膜,研究热处理温度和Li掺杂浓度对ZnO薄膜结构和光学性能的影响.结果表明:适度的Li掺杂,以及随着热处理温度的适度升高,会导致ZnO(002)峰的半峰宽减小,薄膜结晶质量明显改善,但过高浓度的掺杂或过高的热处理温度,则会诱发新的缺陷,导致结晶质量下降.另外Li掺杂引起ZnO薄膜的光学带隙发生变化,从而使样品在未掺杂时以紫光发光最强而掺杂后样品以紫外发光最强.     

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.     

锶铋钽铁电薄膜的溶胶-凝胶法制备过程与机制研究

采用可溶性无机盐为原料，利用溶胶-凝胶旋转涂覆工艺，在Si(111)／SiO：／Ti／Pt的衬底材料上制备了SrBi2Ta2O9铁电薄膜。通过SEM及XRD等微观分析手段和实验与理论研究，重点探讨了第一次涂覆溶胶膜对晶态膜的开裂情况、成核与生长情况、晶体取向及与衬底间的相互作用等方面的影响。制备出了致密、均匀、无开裂、晶粒发育完好，且剩余极化(2Pг)与矫顽电场强度(2Ec)分别为9．6μC／cm^2与76kV／cm的铁电性能较好的薄膜，为可溶性无机盐溶液源制备SrBi2Ta2O9铁电薄膜研究打下了基础。     

溶胶—凝胶法制备了BST铁电薄膜材料的机理研究

采用醇法和部分醋酸盐法两种工艺，获得了透明的ＢＳＴ溶胶，凝胶和ＢＳＴ薄膜铁电材料，应用红外光谱，差热分析及Ｘ－衍射方法，研究了该两种合成了工艺的物理化学过程。     

前驱体溶液pH值对溶胶凝胶制备钛酸铋薄膜的影响

采用溶胶凝胶技术在石英玻璃基片上制备钛酸铋薄膜,讨论了前驱体溶液的酸碱度（ｐＨ值）对薄膜结构和结晶性的影响．ｐＨ＜２和ｐＨ＞３５的前驱体溶液所制备的薄膜在晶化过程中出现Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７和Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１杂相．ｐＨ＝２５～３５的前驱体溶液制备的薄膜是钙钛矿Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２结构的取向薄膜     

Nd掺杂Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15陶瓷的电性能

Nd等价取代Bi_4Ti_3O_(12)-SrBi_4Ti_4O_(15)的A位,形成SrBi_(8-x)Nd_xTi_7O_(27)(x=0.00～1.50)共生陶瓷.结果表明:Nd掺杂未改变晶体的共生结构,样品剩余极化(2P_r)在掺杂量x=0.50时取得极大值,为32.3×10~(-2) C·m~(-2),比未掺杂时增加了70%,而矫顽场则从未掺杂时的90.5×10~5 V·m~(-1)上升为103×10~5 V·m~(-1).Nd掺杂使得样品的居里温度(t_C)有所下降,x=0.50时的t_C为538℃.掺杂使得样品的压电性能明显改善,压电系数d_(33)从未掺杂时的6 pC·N~(-1)增加到x=0.50时的11 pC·N~(-1).     

Ferroelectric, dielectric, and optical properties of Nd-substituted Bi4Ti3O12 nanoparticles synthesized by sol-gel method

This paper reports the synthesis of neodymium substituted bismuth titanate nanoparticles(BNdT) for ferroelectric random access memory(Fe RAM) based applications using sol-gel route. X-ray diffraction pattern showed that the BNdT nanoparticles exhibited perovskite structure with orthorhombic phase. The microstructure of the BNdT nanoparticles showed that the grains were in spherical structure with a bi-modal distribution of spheres. Dielectric constant and dielectric loss of BNdT nanoparticles were measured in the frequency range 100 Hz to 100 kHz. Nd-substituted BNdT nanoparticles showed the high remanent polarization(P_r=33.2 μC/cm~2, Ec=62.5 kV/cm) than pure bismuth titanate(BT)(P_r=14.6 μC/cm~2, Ec=182.8 kV/cm) ideal for FeRAM based applications. The occurrence of red shift in photoluminescence(PL) spectrum is considered to be due to the isomerisation that may occur from the heating of samples.     

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衬底上.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210 mm后逐渐减小,而La75BIT-SBTi薄膜的翻转极化值在280 nm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.     

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，     

Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷的铁电介电性能研究

采用传统固相反应法制备了Bi3.15Nd0.85TiO12(BNdT)陶瓷.在1 100℃烧结的BNdT陶瓷呈层状钙钛矿结构,致密,晶粒呈扁平状.该陶瓷表现出良好的铁电介电特性,其电滞回线对称,在210 kV/cm测试电场下,剩余极化2Pr和矫顽场Ec分别为45 μC/cm2和67.6 kV/cm.在室温f=100 kHz时,εr=221,tgδ=0.0064.变温介电测试表明居里温度在408℃左右,这一较宽的相变峰,可能是由于氧空位产生的介电弛豫引起的.漏电流测试表明,BNdT陶瓷在低于230 kV/cm电场下,漏电流密度保持在7.5×10-7 A/cm2以下,在低于75 kV/cm电场下,该陶瓷呈现肖特基(Schottky)导电行为.     

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.     

Gd掺杂对BiFeO3薄膜电性能的影响

采用溶胶-凝胶方法在FTO／glass底电极上制备了Gd掺杂BiFeO3薄膜。研究了Gd掺杂对BiFeO3薄膜的晶体结构、铁电性能和漏电流的影响．XRD测试表明薄膜获得良好的结晶。铁电性的测试表明,通过CA掺杂,使薄膜的铁电性得到了增强,剩余极化强度由50．1uC／cm^2增加到89．6uC／cm^2．     

LaNiO3衬底上SrBi4Ti4O15薄膜的sol-gel方法制备

采用溶胶-凝胶法在S i(111)衬底上制备了LaN iO3薄膜,采用相同方法在LaN iO3/S i(111)上制备了SrB i4Ti4O15(SBT)薄膜,对SrB i4Ti4O15(SBT)薄膜的结晶性,厚度和电性能进行了研究.     

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。