溶胶-凝胶法制备BiFeO3多铁性薄膜及其电磁性能研究

采用溶胶-凝胶法在SiO2/Si基底上制备纯相BiFeO3多铁性薄膜.利用X射线衍射仪对不同退火温度的薄膜样品进行晶体结构的测定和分析,结果表明：样品为钙钛矿结构,并呈随机取向.在室温下测量500℃退火样品的电滞回线及其不同频率下的介电常数和介电损耗;当外加电场达到14×107 V/m时,剩余极化强度（Pr）和饱和极化强度（Ps）分别为10.12μC/cm2和14.62μC/cm2;当频率范围在1kHz～1MHz时,样品的介电常数和介电损耗基本稳定,且损耗较小.此外,在室温下测量薄膜的磁性能,M-H曲线表明样品具有铁磁性.     

复合相多铁性陶瓷(1-x)BaTiO3-xCoFe2O4的制备和性质

为研究复合相多铁材料中的磁电耦合并寻找同时具有良好铁电性和磁性性质的复合相多铁性材料,采用固态反应法,制备了(1-x)BaTiO3-xCoFe2O4系列复合多铁性陶瓷.通过分析性质和成分之间的依赖关系,在实验上发现,在x=0.3附近,陶瓷表现出较好的室温铁电、压电和磁性性质,相关的铁电剩余极化值为4.5 μC/cm2,压电导数和机电耦合系数为73 pC/N和0.16,剩余磁化强度为6.7 emu/g.并且,在实验上观察到磁电耦合效应对宏观电、磁性质的影响.     

(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)。     

溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备BaTiO3陶瓷的铁电和介电性质研究

研究了钛酸钡体相陶瓷的铁电性介电性。以硬脂酸、氢氧化钡和钛酸四丁酯为原料，用Sol-Gel法合成BaTiO3。生成的前体粉末是无定型的，在空气中750℃下焙烧凝胶1h得到BaTiO3四方晶。自发极化Pr、剩余极化Ps和矫顽场Ec的值分别为5．512μc/cm^2、12．285μC/cm^2和3342V/cm，介电常数ε为2713（200－150000Hz）。     

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.     

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.     

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.     

钨青铜型Ca_(0.28)Ba_(0.72)Nb_2O_6单晶的正常弛豫铁电相转变研究

研究了大块Ca0.28Ba0.72Nb2O6(CBN-28)单晶沿[001]方向的铁电介电性能.结果表明,CBN-28单晶的自发极化、剩余极化和矫顽场分别为35.3μC/cm2,32.2μC/cm2和38.1kV/cm.在室温下频率f=10kHz时,介电常数(εr=195,介电损耗tgδ=0.32.变温的介电谱显示该单晶在252℃附近发生了正常铁电体向弛豫铁电体的转变.低频时在325℃～500℃范围内出现了具有弛豫特征的介电反常.120℃附近有一由氧空位的迁移引起的介电弛豫损耗峰,由此计算得激活能为1.19eV.通过阻抗谱计算,在500℃～560℃范围内的电导激活能为1.33eV.     

纳米晶复合永磁铁氧体的双相交换耦合作用

采用sol-gel方法制备纳米晶复合SrFe12O19/γ-Fe2O3铁氧体.利用X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和振动样品(VSM)对纳米晶样品进行了研究.当焙烧温度介于600～800℃,样品存在SrFe12O19/γ-Fe2O3复相.在同样条件下,压成薄片的样品呈现了硬磁与软磁(SrFe12O19/γ-Fe2O3)的纳米复合相的交换耦合作用.对SrFe12O19/γ-Fe2O3的纳米复合材料的各向同性磁能积的增加和磁性交换耦合作用机制进行了研究.     

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.     

BiFeO_3-BaTiO_3颗粒膜的光电特性

利用磁控溅射方法在单晶n型Si(100)片上生长了BiFeO_3-BaTiO_3颗粒薄膜,研究了BiFeO_3-BaTiO_3颗粒膜在不同退火温度下的光电特性.实验结果表明,随着退火温度的升高,样品的光伏效应和光电导效应逐渐变大,这应该来源于BiFeO_3与BaTiO_3晶粒尺寸随退火温度增加而增加的特性.在400℃, 500℃和600℃退火的样品的光伏电压分别为90, 240和250 mV,其光电流与暗电流比率分别为28, 50和126.所有样品均具有良好的铁电性,在光照(光强20 mW/cm~2的白炽灯)条件下, 600℃退火样品的铁电电滞回线相比无光照时发生了明显的变化,样品的饱和电极化强度增大了2.3倍. BiFeO_3-BaTiO_3颗粒膜材料除了有显著的光伏效应和光电导效应外,光对它的铁电特性也有显著的调控作用.这可能对该材料在光电性能领域的应用有一定的促进作用.     

Mg掺杂对BaTiO_3纳米管结构和电学性能的影响

为了探究Mg2+掺杂对BaTiO_3纳米管结构和性能的影响,以钛片为基底,采用阳极氧化法制备得到Ti O2纳米管,再通过水热法制备不同Mg2+掺杂浓度的BaTiO_3纳米管.利用XRD和SEM对不同掺杂浓度BaTiO_3纳米管的微观结构和表面形貌进行表征,采用TF Analyzer 2000和宽频介电阻抗谱仪对样品的铁电性能和介电性能进行测试.结果表明:当Mg2+掺杂浓度为0.012 mol/L时,BaTiO_3纳米管剩余极化强度Pr达到0.528 6μC/cm2,对应的矫顽场为16.08 k V/cm;当Mg2+掺杂浓度为0.01 mol/L时,室温下样品的介电常数达到1 200.     

真空退火对ZnS与PbS混合薄膜结构和光学性质的影响

采用电子束蒸发的方法在石英基片上一次沉积厚度约为400nm的ZnS与PbS混合薄膜多个样品,随后将不同样品在3×10-3Pa的真空中分别以100～600℃退火1h.样品的成分、结晶性能、表面形貌和光学性质分别采用X射线能量色散谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和分光光度计等进行检测.结果表明,制备态样品为非晶态,300℃真空退火的样品已开始结晶;当退火温度不低于500℃时,退火过程中,混合薄膜中的PbS大量挥发,退火后样品中的PbS含量明显减小.随着退火温度从100℃升高到600℃,样品的表面粗糙度和表面颗粒尺寸是先减小、后增大;光学透射率则呈现先升高后下降再升高的变化特性;退火后混合薄膜光学性质的变化与薄膜的成分、结晶性能和表面形貌的变化密切相关.     

预退火工艺对Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜性质的影响

采用溶胶一凝胶法在Pt／Ti／SiO2/Si基片上制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜。将薄膜分别进行每一层预退火、每二层预退火、每三层空气中500℃预退火10min，分别称为a．b、c组薄膜，最后都于氮气氛中680℃总退火0．5h。结果表明，预退火工艺对薄膜的铁电性能影响较大，而对取向基本没有影响。同时，a,b两组薄膜的铁电性能（2Pr分别为47．8μC／cm2。和51．9μC／cm2）远远优于c组薄膜的铁电性（2Pr=28．7 μC／cm2）。所有Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜都呈现良好的抗疲劳特性。     

γ-Fe2O3超微粒/硬脂酸复合LB膜制备和磁特性

用超声分散的方法将γ-Fe2O3超微粒分散于硬脂酸/正己烷/氯仿溶液中,用LB膜进行有序组装,结果显示:γ-Fe2O3超微粒能够均匀地分散在有机溶剂中,γ-Fe2O3超微粒/硬脂酸单分子膜的成膜性能良好,覆盖度很高;γ-Fe2O3超微粒超微粒/硬脂酸复合LB膜具有一定的层状结构;用LB膜技术组装后,γ-Fe2O3超微粒的磁特性基本保持不变.     

化学溶液沉积法制备BiFeO_3薄膜的结构及性能研究

采用化学溶液沉积法在ITO玻璃基片上制备铁酸铋Bi Fe O3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45 nm。在550℃1 h退火的薄膜有良好的电学特性,在1 k Hz频率下测得的相对介电常数、损耗因子分别约为198、3%;此外,在760 k V/cm电场驱动下,薄膜得到的剩余极化(2Pr)约为25μC/cm2,矫顽电场(2Ec)约为650 k V/cm。BFO薄膜在550℃退后,通过吸收光谱分析得到BFO薄膜的光学带隙为2.7 e V。这些结果表明,退火温度550℃制备的Bi Fe O3固溶体薄膜具有较好的性能,有望成为光电器件的候选材料。     

BaTi0.99Fe0.01O3-Tb1-xDyxFe2-y复合双层结构中的磁电效应

用溶胶-凝胶法制备了BaTi0.99Fe0.01O3粉体,在1 350℃烧结成圆片状多晶样品.结构分析表明BaTi0.990.99Fe0.01O3依然是四方相钙钛矿结构,但是居里温度及相变潜热比纯净BaTiO3均略低.将BaTin0.99Fe0.01O3与Tb1-xDyx Fe2-y复合构成双层膜.研究了该层状结构的磁电(ME)效应.在2.8 kA/m的低磁场下,得到该双层膜最大横向磁电系数.并且BaTi0.99Fe0.01O3-Tb1-xDyx Fe2-y双层膜的横向磁电系数比BaTiO3-Tb1-xDyx Fe2-y双层膜的横向磁电系数大50%.因此掺杂BaTiO3可望成为ME复合结构中压电相的一个理想选择.另外由于不含铅、锆等有害物质,符合环保要求;改性的BaTiO3具有深入研究和应用价值.     

Mn0.6Zn0.4Fe2O4/α-Fe2O3复合材料的磁性和电阻率温度关系研究

采用化学共沉淀法制备了Mn0.6Zn0.4Fe2O4和α-Fe2O3纳米微粉,进而利用陶瓷工艺制备了(Mn0.6Zn0.4Fe2O4)1-x/(α-Fe2O3)x纳米晶复合块体材料.详细研究了(Mn0.6Zn0.4Fe2O4)1-x/(α-Fe2O3)x样品的相结构、磁学性质和电阻率的温度依赖性.研究发现在Mn0.6Zn0.4Fe2O4中掺入适量的α-Fe2O3可改善材料的高频软磁性能,也可改善样品电阻率的温度灵敏度.从而为锰锌铁氧体性能的改善提供了新的线索.     

La0.67Sr0.33MnO3/α-Fe2O3复合体系的低场磁卡效应

用化学方法制备了La0.67Sr0.33MnO3α-Fe2O3纳米颗粒复合样品,通过X射线衍射和振动样品磁强计对样品的结构和磁性进行了研究。由M-T曲线可知,居里温度Tc=358K,这表明α-Fe2O3的掺入可用于调节居里温度。由M-H曲线计算了样品在较低磁场下的磁熵变,并由La0.67Sr0.33MnO3与α-Fe2O3晶界间的反铁磁偶合微观机制对其磁性进行了解释。     

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%。