弛豫铁电单晶的研究进展—压电效应的起源研究

由于具有优异的压电性能,弛豫铁电单晶自上世纪90年代问世以来即成为了铁电压电领域研究的热点材料,并被认为是研发下一代高性能换能器、传感器等器件的重要压电材料。弛豫铁电单晶不但压电常数可达2500 pC/N,约为软性Pb(Zr,Ti)O3(PZT)陶瓷的5倍,而且其电致应变滞后也远小于软性PZT陶瓷。因此,弛豫铁电单晶高压电性能的产生机理一直是铁电压电领域的研究热点。本文主要介绍了弛豫铁电单晶材料在近些年的发展,从本征压电效应(晶格压电畸变)的角度归纳总结了弛豫铁电单晶高压电效应的产生机理,着重探讨了弛豫铁电单晶的重要特点—剪切压电效应。在本征效应的基础上,本文对弛豫铁电单晶压电效应与晶体组分、切向以及温度的关系进行了分析。需要指出的是,目前基于本征角度对弛豫铁电单晶高压电效应的分析仍处于定性的阶段,因而还不能完全排除一些可能导致弛豫铁电单晶高压电效应的非本征物理机制。

退火冷却速率对a—Si_(1-x)Ge_x:H薄膜电导的影响

本文比较全面地研究了退火冷却(即热淬火)对反应溅射a—si_1_rGe_x:H薄膜电导的影响,测量了热淬火态引起的热诱导电导.结果表明:电导的改变强烈地依赖于热历史:热诱导电导向平衡态的弛豫过程遵从指数衰减规律;弛豫时间是热激活式的.

尺寸相关的弹性常数对应变硅纳米线电学性质的影响

从Keating模型出发,基于离散化思想建立了计算单晶硅纳米线弹性常数和杨氏模量的半连续原子晶格力学模型.从微扰理论和形变势理论出发,采用有限差分方法建立了计算不同晶向应变硅纳米线价带结构的数值模型.结合上述的两个计算模型,进而应用经典弹道传输模型研究了轴向应力和弹性常数对p型硅纳米线弹道晶体管电学特性的影响.研究结果表明,硅纳米线的弹性常数和杨氏模量呈现尺寸效应,该结果与分子动力学的模拟结果具有很好的一致性.同时发现尺寸相关的弹性常数对硅纳米线晶体管输运电流的影响强烈依赖于单轴应力对输运电流的影响.根本原因在于单轴应力对硅纳米线的价带结构产生重要影响时,尺寸相关的弹性常数也随之对价带结构产生了显著的影响.

Bi_(0.5)Ba_(0.5)Fe_(0.5)Ti_(0.49)Nb_(0.01)O_3热敏陶瓷的微结构和电学性能研究

采用固相合成工艺,制备了Bi0.5Ba0.5Fe0.5Ti0.49Nb0.01O3(BBFTN)热敏陶瓷,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、阻温测试仪和交流阻抗谱考察其微结构、直流电阻、介电特性、阻抗和电学模量方面的电学性能.结果表明:BBFTN材料依然为立方钙钛矿结构,平均晶粒尺寸约为1.0μm,晶格常数相对于BaTiO3的晶格常数有所变大;室温电阻率ρ25约为107Ω·cm,热敏常数B25/85为7690K,并出现两次相变温度(403和523K),介电温谱测试确认了两次相变的存在;复阻抗谱呈现出非理想德拜模式,有两个部分叠加的Cole-Cole类半圆弧,对应于晶界和晶粒电阻;复阻抗谱虚部与频率关系显示存在两种弛豫效应,对应于晶界弛豫和晶粒弛豫;相变对晶粒的导电性能影响不大,但是对晶界的热敏性能影响较大.

纳米硅结构中分裂能级对光电输运特性的影响

基于电子在分裂能级系统中同时存在的共振隧穿和子带输运过程,结合光生载流子作用提出了纳米硅结构中的光电输运理论模型.利用该模型计算了纳米硅结构在光照条件下的电流密度、电场强度及电子浓度分布.结果表明,光生电子在具有分裂能级的纳米硅中是以共振隧穿为主要输运方式.在此基础上,详细研究了光电流与吸收系数、外加偏压以及纳米硅层层数之间的关系,发现在特定的外界条件下光电流会出现跳变增加的现象,其物理原因是纳米硅结构中电场强度的二次分布.

Ca_(3-x)Ag_xCo_4O_9(x=0—0.05)氧化物的电输运性能

Ca位掺杂可以优化Ca3Co4O9复合氧化物的电输运性能.采用柠檬酸溶胶凝胶结合放电等离子烧结制备了Ca位微量掺杂Ag的Ca3-xAgxCo4O9(x=0—0.05)氧化物块体试样,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电参数测试仪分析了所得试样.试验结果表明:产物呈单一物相,Ca位微量掺杂Ag降低了Ca3Co4O9的晶粒取向度,x=0.03的试样在所有掺杂试样中取向度最高;试样呈层状结构.测试温度范围内掺杂试样各温度点的电阻率随着Ag掺杂量x的增加先提高后略有降低,所有试样导电机制未发生变化,但是所有试样电阻率均较高,这是因为Ca位Ag掺杂改变了Ca3Co4O9的电子结构.其中Ag掺杂量x=0.04的试样在测试温度范围内具有最高的电阻率,在973K时达14.6mΩcm.