钛酸锶钡纳米晶及其薄膜的Sol-Gel法制备和表征

用Sol-Gel法制备了钛酸锶钡(Ba0．8Sr0．2TiO3)纳米品，用FT—IR、XRD、TG—DTA、AFM等表征技术研究了其晶化过程。结果表明，溶胶经冰乙酸适度稀释后稳定性提高，易于制备高质量的薄膜；薄膜的品化温度为750℃。在单晶硅基底上制备了粒径分布均匀、平均晶粒约为50nm的钛酸锶钡(Ba0．8Sr0．2TiO3))薄膜。     

铁电薄膜C-V特性测量研究

采用TH2828型LCR测试仪及四端对接测量方法,搭建了铁电薄膜的介电特性测试平台.利用此测试平台对自制钛酸锶钡(简称BST)铁电薄膜材料的C-V特性进行测量,能准确表征铁电薄膜的介电特性.     

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.     

基于BST薄膜移相器的双频相控阵天线

为减小无源相控阵列天线的尺寸,提高阵列天线的转向能力,对以铁电薄膜移相器为移相单元的相控阵列天线进行了研究,提出了一种工作于15 GHz与18 GHz的双频1×4扇形微带贴片天线阵模型.该天线阵由共面叉指电容波导型铁电薄膜移相器、扇形微带天线及天线阵列组成.利用全波电磁仿真软件HFSS,通过改变钛酸锶钡(BST)铁电薄膜的介电常数,模拟加载不同偏置电压情况下BST薄膜移相器的相移特性,调试天线阵辐射转向角,实现了天线阵±22°转向,有效提高了天线阵列的转向能力.通过使用钛酸锶钡薄膜新型铁电材料,实现了天线阵列尺寸的缩小.     

Ba1-xSrxTiO3(BST)/钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构的研究及发展

钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3(BST))铁电薄膜材料在集成铁电器件领域具有很大的优势和潜力,BST与铂(Pt)等贵金属电极材料的界面特性限制了BST的实际应用,氧化物超导薄膜代替贵金属材料做底部电极取得了不少突破性的进展,综述了国内外研究人员对Ba1-xSrxTiO3(BST)/钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构和基本介电性能等方面的研究及成果。     

Ba1-xSrxTiO3(BST)/钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构的研究及发展

钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3(BST))铁电薄膜材料在集成铁电器件领域具有很大的优势和潜力,BST与铂(Pt)等贵金属电极材料的界面特性限制了BST的实际应用,氧化物超导薄膜代替贵金属材料做底部电极取得了不少突破性的进展,综述了国内外研究人员对Ba1-xSrxTiO3(BST)/钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构和基本介电性能等方面的研究及成果.     

Ba（1-x）SrxTiO3（BST）／钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构的研究及发展

钛酸锶钡Ba（1-x）SrxTiO3（BST）铁电薄膜材料在集成铁电器件领域具有很大的优势和潜力，BST与铂（Pt）等贵金属电极材料的界面特性限制了BST的实际应用，氧化物超导薄膜代替贵金属材料做底部电极取得了不少突破性的进展，综述了国内外研究人员对Ba（1-x）SrxTiO3（BST）／钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构和基本介电性能等方面的研究及成果。     

氧分压对磁控溅射BST薄膜及其介电性能的影响

为了应用平板式射频磁控溅射设备制备出良好介电性能的钛酸锶钡(BST)纳米薄膜,研究了溅射过程中不同氧分压(pO2)对沉积薄膜的化学成分、结晶性、表面形貌、电学性能的影响.实验结果表明:纯氩无氧气氛沉积的BST纳米薄膜化学成分符合化学计量比,经750℃、30 min氧气保护热处理后,呈现出BST材料固有的钙钛矿相,有较高的介电常数(rε=700)和较低的漏电流密度(1.9μA/cm2);氧氩混合气氛沉积的BST纳米薄膜,由于氧负离子反溅射作用,使薄膜的化学成分偏离化学计量比,经相同热处理后,不能形成相应的晶体结构,导致薄膜的rε下降、漏电流密度提高,介电性能变坏;pO2的变化对沉积薄膜的化学成分影响不大.     

溶胶-凝胶法制备Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的微结构及介电性能研究

使用部分醋酸盐为原料,用改进的溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3,BST)薄膜.场发射扫描电镜(FESEM)分析发现,薄膜均匀致密,表面无空洞、无开裂,晶粒尺寸约为50 nm.用原子力显微镜(AFM)测量薄膜表面的方均根粗糙度为7.8 nm.用透射电镜(TEM)观察薄膜的断面结构,用阻抗分析仪测试了薄膜的介电性能,其介电常数和介电损耗分别为460和4%(1 kHz).     

缺氧钛酸锶薄膜热导率的分子动力学研究

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法对钛酸锶薄膜在不同条件下的室温热导率进行研究，结果表明：当薄膜厚度由4.69 nm增加至10.93 nm时，钛酸锶薄膜的热导率也随之增加，数值由1.616 Wm^-1K^-1增加到1.768 Wm^-1K^-1,表现出显著的尺寸效应；厚度为6.248 nm,氧空位浓度由0.039%增加至0.195%的钛酸锶薄膜，其热导率随着氧空位浓度的增加由1.522 Wm^-1K^-1降低至1.181 Wm^-1K^-1.可以看出，钛酸锶材料的低维化以及氧缺陷能使钛酸锶薄膜的热导率降低.分析讨论了厚度和氧空位浓度对钛酸锶薄膜导热系数的影响，并与已有实验研究结果进行对比证实了本文研究的合理性与可靠性，本研究对提高热电材料钛酸锶的性能具有重要参考意义.     

溶胶-凝胶法制备BST铁电薄膜的实验教学

详细介绍了物理化学创新实验——溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡(BST)铁电薄膜实验的实验原理、步骤,并采用XRD和AFM对不同温度下的BST薄膜进行了表征。实验结果表明,将科研项目开设为创新实验,激发了学生对实验的兴趣、培养学生的创新意识与综合能力,物理化学实验教学的内容与方式也呈现领域、学科之间的融合和综合的趋势。     

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．     

基底材料对Sol-Gel法制备BST薄膜结晶的影响

以醋酸锶、醋酸钡和钛酸四丁酯为前驱体原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法,利用旋转涂覆工艺,在不同基底上制备组分为摩尔分数xBa= 0.65, xSr=0.35的(Ba0.65,Sr0.35)TiO3薄膜.用XRD和SEM分析薄膜的组成和表面形貌,研究基底材料对BST薄膜晶化行为及结构的影响.结果表明,经650℃热处理后,BST薄膜在硅基底上已基本形成ABO3型钙钛矿结构,晶粒发育较好,表面光滑致密;BST薄膜与硅基底的晶格匹配度比与玻璃和刚玉基底高;经刚玉粉处理过的硅基底和镀有ZnO薄膜的硅基底能够在一定程度上诱导薄膜生长.     

BST铁电薄膜移相器应用于天线阵的研究

采用共面波导型钛酸锶钡(BST)铁电薄膜移相器作为工作于16 GHz的1×4微带贴片天线阵的移相单元,利用全波电磁仿真软件,对加载BST铁电薄膜移相器的天线阵进行建模、仿真和优化.研究结果表明:加载BST铁电薄膜移相器的天线阵辐射方向可随铁电薄膜介电常数的变化而发生显著的改变,通过改变BST铁电薄膜的介电常数,实现了天线阵辐射方向性±10°转向及相控天线阵的移相特性.     

氧退火对Ba_(1-x)Sr_xTiO_3薄膜电荷存储特性的影响

采用氩离子束镀膜技术和硅平面工艺 ,在经过干氧氧化的硅衬底上制备一层钛酸锶钡 (Ba1-xSrxTiO3)薄膜 ,再在氧气氛中进行不同条件的退火处理 ,然后蒸铝并利用光刻技术制作铝电极 ,从而形成金属 -绝缘体 -氧化物 -半导体 (MIOS)双介质电容器结构 .通过该薄膜电容器的充放电实验 ,研究薄膜的电荷存储特性 .结果表明 ,该薄膜在不超过 80 0 ℃下退火 ,其电荷存储能力主要与氧组分有关 ;氧空位越多 ,电荷存储能力越强 .     

钛酸锶钡拉曼光谱的理论计算与实验研究

钛酸钡是一种重要的铁电体，在居里温度130 ℃附近介电常数最大，为了降低钛酸钡的居里温度，通常在钛酸钡中掺杂锶.采用水热合成法制备了钛酸锶钡粉末，并且建立2×2×1的超晶胞进行第一性原理计算.随着锶掺杂量的增加，其XRD衍射峰向右偏移，说明钛酸锶钡的晶胞结构逐渐从四方相转变到立方相.计算结果表明:随着锶掺杂量增加，钛酸锶钡的晶胞参数逐渐减小；晶胞参数c与a的比值逐渐减小，与实验相符；Raman光谱特征峰的强度逐渐减弱，说明掺杂后钛酸锶钡的自发极化程度逐渐减弱，Ti和O分别偏离晶胞体心和面心的位移逐渐减小.由于掺杂后钡原子被比其原子半径小的锶原子取代，使得晶胞参数变小，阻碍了Ti的自发偏移，Ti只需要较低的热振动能即可克服与O的库仑作用，稳定位于晶胞体心，居里温度(居里点)随之下降.     

氧退火对Ba1-xSrxTiO3薄膜电荷存储特性的影响

采用氩离子束镀膜技术和硅平面工艺，在经过干氧氧化的硅衬底上制备一层钛酸锶钡(Ba1-xSrTiO3)薄膜，再在氧气氛中进行不同条件的退火处理，然后蒸铝并利用光刻技术制作铝电极，从而形成金属-绝缘体-氧化物-半导体(MIOS)双介质电容器结构．通过该薄膜电容器的充放电实验，研究薄膜的电荷存储特性．结果表明，该薄膜在不超对800℃下退火．其电荷存储能力主要与氧组分有关；氧空位越多，电荷存储能力越强。     

复合电镀包埋法制备纳米颗粒材料透射电镜试样

提出了一种方便实用的制备较大纳米颗粒材料透射电子显微镜(TEM)试样的方法.系统研究了电流密度和电镀时间对复合镀层的影响.通过TEM对该法制得的试样进行观察,可以得到清晰的高分辨透射电子显微像.结果表明,实验所用的钛酸锶钡纳米颗粒的生长机理是由无定形物向晶体转变的过程.运用复合电镀工艺制备TEM试样为较大的纳米材料的TEM表征提供了有效的途径.     

氧退火对Ba1-χ Srχ TiO3薄膜电荷存储特性的影响

采用氩离子束镀膜技术和硅平面工艺,在经过干氧氧化的硅衬底上制备一层钛酸锶钡(Ba1-χsrχTiO3)薄膜,再在氧气氛中进行不同条件的退火处理,然后蒸铝并利用光刻技术制作铝电极,从而形成金属-绝缘体-氧化物-半导体(MIOS)双介质电容器结构.通过该薄膜电容器的充放电实验,研究薄膜的电荷存储特性.结果表明,该薄膜在不超过800℃下退火,其电荷存储能力主要与氧组分有关;氧空位越多,电荷存储能力越强.     

Mn掺杂PBST薄膜的溶胶-凝胶工艺制备及介电调谐性能

采用溶胶-凝胶工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Mn掺杂的钛酸锶铅钡PBST铁电薄膜.探讨了掺杂后PBST薄膜的微观结构及其铁介电性能.实验结果表明:随着Mn的掺杂量的增加,PBST薄膜的晶化质量变好,介电常数、介电损耗和调谐量均有减小的趋势,其优值因子有显著的提高.在测定频率为1 MHz下,掺杂后的PBST薄膜介电常数和介电损耗呈下降趋势,薄膜的介电常数从未掺杂的1 250降低至掺杂后的610,同时介电损耗由0.095减小到0.033,当Mn为J4 mol％时,有最小的介电损耗0.033,虽然调谐量不是最高的,但有最大的优值因子(FOM),其微波介电综合性能有所改善.