极化工艺对压电储能Ba_(0.96)Sr_(0.04)TiO_3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Ba_(0.96)Sr_(0.04)TiO_3(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20kV/cm、周期1000ms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变的现象,并表现出最佳铁电性与场致应变.当极化电压为4kV时,BST陶瓷具有最优异的铁电与储能特性,即:Ps=10.95μC/cm~3、Ec=2.30kV/cm、Pr=2.43μC/cm~3、Jr=0.06J/cm~3和η=52.6%.结果表明,极化工艺的改进,能有效提升BST陶瓷材料在传感器与制动器等电子器件的工作效率和扩大应用范围.     

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.     

锆钛酸钡钙铁电薄膜的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法,在Pt/TiO_2/SiO_2/Si衬底上制备出无铅钙钛矿结构薄膜Ba_(0.8)Ca_(0.2)-Zr_(0.05)Ti_(0.95)O_3。溶胶液旋涂后进行前烘时,温度由室温缓慢上升至200℃有利于得到表面较为平整的薄膜。通过XRD、铁电测试仪和AFM对薄膜微观结构及电学性能进行表征,研究退火温度、退火时间等退火工艺对薄膜晶体结构与电学性能的影响。实验结果表明在退火温度和退火时间分别为700℃、11 min时,得到具有饱和极化值、剩余极化值分别为19.6μC/cm~2和5.6μC/cm~2的BCZT钙钛矿结构铁电薄膜。     

Nb掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol-gel法在p-Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3-xNbxO12(BLTN)铁电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明:650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量x在0.06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21.6μC/cm2和96.8kV/cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%。     

Bi3.15Nd0.85Ti2.97Mg0.03O12薄膜的铁电性能研究

在退火温度为600℃、650℃、700℃和750℃的条件下,采用化学溶液沉积法（CSD）,在Pt/Ti/Si O2/Si（100）基底上制备了4批Bi3.15Nd0.85Ti2.97Mg0.03O12（BNTM）铁电薄膜.同时,研究了退火温度对薄膜结晶性能、表面形貌以及铁电性能（剩余极化和漏电流）的影响.结果表明,经650℃退火处理的BNTM铁电薄膜具有较好的铁电性能,其剩余极化强度（2Pr）和矫顽场（2Ec）分别为37.8μC/cm^2和182.2kV/cm,漏电流密度达到1.61E-7 A/cm^2.     

0.5LaFe_(0.5)Co_(0.5)O_3-Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的制备及电学性能的研究

采用溶胶-凝胶法在(111)Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了0.5LaFe_(0.5)Co_(0.5)O_3-Bi_4Ti_3O_(12)(0.5LFCO-BTO)薄膜。X射线衍射分析表明薄膜为纯相层状钙钛矿结构,扫描电子显微镜显示薄膜结晶度良好且无裂缝,粒径为100~400nm。0.5LFCO-BTO薄膜在室温条件下呈现出良好的铁电性能,其剩余极化值2Pr和矫顽场2Ec分别为48μC/cm2和290kV/cm。在频率为10kHz下,其相对介电常数εr和介电损耗tanδ分别为218.7和0.015。     

在LiNaO3基底上制备PZT铁电薄膜及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制作Pb(Zr0.5,Ti0.5)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度对薄膜结构和性能影响.通过X-ray分析表明,在600℃退火时,PZT薄膜已形成钙钛矿相,且在(100)择优取向的LaNiO3底电极上制备得到了(100)择优取向的PZT薄膜.实验测得以LaNiO3为衬底上的PZT薄膜的剩余极化强度为Pr=26.83μC/cm2,矫顽场Ec=30.43 kV/cm,介电常数为ε=5509,介电损耗为0.203.     

化学溶液沉积法制备Pb0.5Ba0.5TiO3薄膜的结构及电学性能研究

采用化学溶液沉积法在Pt/TiO2/SiO2/Si基片上制备钛酸铅钡Pb0.5Ba0.5TiO3(PBT)薄膜.薄膜呈纯钙钛矿结构,无杂相生成.此外,薄膜表面光滑致密、没有微裂痕.薄膜得到的晶粒尺寸较小,约为17 nm.在700℃ lh退火的薄膜有良好的电学特性,在1 kHz频率下测量得到的介电常数、损耗因子分别约为265和5％;此外,在500 kV/cm电场驱动下,薄膜得到的剩余极化(2Pr)约为16 μC/cm2,矫顽电场(Ec)约为110 kV/cm.这些结果表明,PBT固溶体薄膜有望成为铁电器件的候选材料.     

BaTiO_3薄膜的制备及特性研究

本文以Ba(CH_3COO)_2和Ti(OC_4H_9)_4为原料,以CH_3COOH为催化剂,用溶胶-凝胶方法制备BaTiO0_3薄膜;用红外光谱研究原料水解与聚合形成BaTiO_3的机理;用Χ射线光谱研究薄膜结构,并研究工艺条件与电性能的关系。得到剩余极化强度为6.04μC/cm~2的铁电膜。     

Nd掺杂Bi_4Ti_3O_(12)铁电单晶的铁电性能、介电性能（英文）

采用助溶剂法使用Bi_2O_3作为助溶剂生长出Bi_4Ti_3O_(12)和Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶。研究了Nd取代对Bi_4Ti_3O_(12)单晶铁电和介电性能的影响。Bi_4Ti_3O_(12)单晶的剩余极化(2Pr)和矫顽场(2Ec)分别约28μC/cm~2和71KV/cm,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的2Pr和2Ec分别约20μC/cm~2/cm~2和41kV/cm。与Bi_4Ti_3O_(12)单晶相比,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶具有较低的漏电流约为10~(-8) A/cm~2。Bi_4Ti_3O_(12)单晶介电常数和介电损耗的值分别为73和0.04,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的介电常数和介电损耗的值分别为105和0.018。结果表明,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的铁电和介电性能均随Nd含量的增加而降低。     

Bi_4LaTi_3FeO_(15)薄膜的制备及电学性能研究

用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基片上沉积了Bi4LaTi3FeO15(BLTFO)薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对其微观结构进行了表征,用铁电测试仪和阻抗分析仪分别对其电学性能进行了测试。结果表明,所制备的薄膜为纯相四层层状钙钛矿结构,表面起伏度小、颗粒致密,厚度约为350nm。室温下,BLTFO薄膜显示出良好的铁电性能和介电性能,其剩余极化值2Pr为32.87μC/cm2。在300kHz下,相对介电常数εr为370,介电损耗tanδ为0.024。     

(PSTT10/45)4 多层薄膜铁电性研究

以LaNiO3做缓冲层,用射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上制备出[0.9Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-0.1PbTiO3/0.55Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-0.45PbTiO3]4铁电多层薄膜.采用两步法在峰值温度800 ℃对薄膜进行退火.通过x射线衍射分析了薄膜的物相结构,通过电滞回线和漏电流曲线对薄膜的铁电性能进行了测量.研究发现,薄膜展现出高度(100)取向的钙钛矿结构和增强的铁电性,其剩余极化2Pr=26.2 μc/cm2,矫顽场2Ec=53.9 kV/cm,100 kV/cm下漏电流密度为1.87×10-4A/cm2.分析了铁电性增强和漏电流增大的可能原因.     

0.9Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-0.1PbTiO3/0.65Pb(Mg1/3Nb2/3) O3-0.35PbTiO3 多层薄膜的制备及铁电性研究

以LaNiO3做缓冲层,用射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上制备出0.9Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 -0.1PbTiO3/0.65Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.35PbTiO3铁电多层薄膜.采用两步法在峰值温度650℃和700℃对薄膜进行退火.通过电滞回线和漏电流曲线对薄膜的铁电性能进行了测量.研究发现,650 ℃退火的薄膜有较好的铁电性,其剩余极化2Pr=9.5 μc/cm2,矫顽场2Ec=42.2 kV/cm,100 kV/cm场强下漏电流密度为31μA/cm2.700 ℃退火的薄膜铁电性有所下降,2Pr=3.1 μc/cm2,但薄膜却具有很低的矫顽场,2Ec=22.6 kV/cm.分析认为,铁电性的退化与高温下薄膜中异质结间的相互作用及挥发性元素Pb和Mg的损失密切相关.     

采用修正的溶胶-凝胶技术制备PZT铁电薄膜

采用一种修正的溶胶-凝胶技术制备出Pb[Zr0.52Ti0.48]O3（PZT）铁电薄膜.对溶胶的整个制备过程进行了红外透射光谱分析,对制备的铁电薄膜结构和性能进行了表征.由XRD图可以看出,退火温度在600℃以上时,薄膜结构为纯的钙钛矿结构.由P-E曲线可以看出,经600℃退火处理的PZT薄膜具有良好的铁电性能.     

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.     

(Pb,La)TiO_3薄膜的结构与性能

采用溶胶-凝胶技术在La Ni O3/Si衬底上制备不同退火温度(450、500、550℃)、不同La掺量的Pb1-xLaxTi O3(x=0、5%、7.5%、10%)铁电薄膜,利用X射线衍射法对产物进行表征,研究退火温度和La掺量对薄膜性能的影响。结果表明,掺加La有助于Pb Ti O3薄膜的(100)晶面衍射峰增长,随温度升高,薄膜的晶化程度变好,剩余极化强度稍有减小,矫顽电场强度减小,漏电电流密度减小,且介电常数增大;退火温度为550℃时,Pb0.925La0.075Ti O3薄膜的剩余极化强度为35μC/cm2,矫顽电场强度为147 k V/cm,漏电电流密度为10-8A/cm2,介电常数值为487(100 k Hz)。     

La掺杂BiFeO_3薄膜的铁电性能分析

为了研究La掺杂BiFeO_3(BLFO)薄膜的铁电性能与频率的相关性,采用溶胶-凝胶法和高通量组合材料技术快速制备了不同La掺杂物质的量分数(0、5%、10%、15%、20%和25%)的BiFeO_3铁电薄膜.利用X线衍射分析仪(XRD)对样品的晶体结构进行分析,并测量掺杂样品的电滞回线(P-E)和漏电流特性(J-V),通过改变测试频率研究Bi_(1-x)La_xFeO_(3±δ)薄膜电学性能的频率依赖性.结果表明:560℃时所有样品均为纯相;在频率为10 k Hz的条件下,La掺杂物质的量分数为15%的样品具有最大的剩余极化值Pr,约为42.2μC/cm~2;电压为1.5 V时,漏电流密度最小,约为0.010A/cm~2;频率为100 Hz时,样品的剩余极化值远小于10k Hz和100k Hz,10 k Hz频率下样品的剩余极化值最大.     

(Ba0.8Sr0.2)TiO3薄膜的室温发光行为研究

以醋酸钡和钛酸丁酯基特殊前驱体为原料,采用溶胶凝胶法制备钛酸钡锶(Ba0.8Sr0.2)TiO3(BST0.8)铁电薄膜,研究了组织结构、微观形貌和光致发光性能.结果表明,非晶BST0.8铁电薄膜表面表现为尺寸约为20 nm左右的岛状结构,光滑致密,无裂纹和孔洞等缺陷,1μm2表面粗糙度约为1.74 am.激发波长为450nm时,在室温环境下非晶BST0.8薄膜在波长520～610 nm处发出强烈的可见光,峰值为540～570 nm,结晶态的BST0.8薄膜无发光现象.非晶BST0.8薄膜在波长330～900 nm范围表现为极高的透过率,光学透过率大于80%,最高峰值达93%.     

Hf0.5Zr0.5O2超薄薄膜铁电性及其晶相演变

超薄Hf0.5Zr0.5O2(HZO)铁电薄膜在低功耗逻辑器件和非易失性铁电存储方面有着巨大的应用潜力.本文制备了不同厚度HZO薄膜，并使用不同退火温度进行处理，在最优温度条件下所制备薄膜的两倍剩余极化强度(2Pr)可达~40 μC?cm-2，其矫顽场(Ec)低至±1.15 MV?cm-1，响应速度明显优于传统铁电材料.研究表明，虽然HZO薄膜正交相(Pca21)与其铁电性有极大关系，但过高的退火温度将导致四方相(P42/nmc)向单斜相(P21/c)转变，从而降低铁电性.本研究为高性能HZO铁电器件的研究提供了参考.     

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。