Sn掺杂钙钛矿BaTiO3电子结构的第一原理研究：Ba（SnxTi1-x）O3

采用基于密度泛函理论（DFT）的全势线性缀加平面波（FPLAPW）方法，对Sn掺杂钙钛矿BaTiO3电子结构进行了第一性原理研究，构造了3个不同的超胞，分别为1×2×2、1×1×3和1×1×2，即：分别由4个、3个和2个单胞组成的超胞。研究表明：当X≤0．33时，随着X值的增大，相应的费米面会向Sn掺杂BaTiO3导带的更高的能量处移动，以适应掺杂电子数目的增多，其态密度的演化可以用一个严格的带状模型来描述，所以，掺入BaTiO3体系的每一个电子都对体系的导电过程有贡献，从而使其室温介电常数大幅度提高，介电损失相对减小。复合材料的态密度的重新分布主要是由O—P与所掺入的Sn混合后的杂化而引起的。

高压电常数(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(0.9)Zr_(0.1-x)Sn_x)O_3陶瓷结构与性能研究

采用传统固相法制备了（Ba0.85Ca0.15）（Ti0.9Zr0.1-xSnx）O3 （CBTZS-x）无铅压电陶瓷, 研究了不同Sn含量（x=0~0.1）对CBTZS-x陶瓷相结构、介电以及压电性能的影响。实验结果表明： 所有样品均为纯钙钛矿结构; 随着Sn含量增加, 室温下样品逐渐由三方和四方相共存结构转变为四方相结构, 且三方-四方相转变温度TR-T和居里温度TC均逐渐减小, 当x=0.04时, TR-T更接近于室温, 此时表现出优异的压电性能; 样品的剩余极化强度Pr和矫顽场Ec随着x增加均呈现出减小的趋势, 而相对介电常数εr则逐渐增大。当x=0.04时, CBTZS-x材料的综合性能最佳： d33=665 pC/N, kp=55.6%, εr=4520, Pr=12.5 μC/cm2, Ec=1.6 kV/cm, 表明该陶瓷材料具有很好的应用前景。

Ba_(1-x)Sr_xTi_(0.88)Sn_(0.12)O_3陶瓷结构与介电性能的研究

采用高温固相烧结法制备了Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3(x=0.10,0.20,0.30,0.40,0.50)陶瓷,研究了Sr含量及烧结温度对Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3陶瓷结构与介电性能的影响。XRD初步分析表明Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3陶瓷在室温为立方钙钛矿结构。进一步的研究表明Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3陶瓷的介电性能与对A位、B位进行的离子取代密切相关。随着Sr含量的增加,不同烧结温度下Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3陶瓷的介电性能下降,相变温度Tc移向低温。尽管在所研究的组分范围内Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3表现出扩散相变铁电体的特征,但是典型的介电弛豫行为并没有被观察到。

长余辉发光粉Ba_(1-x)Ca_xAl_2O_4:Eu^(2+),RE^(3+)的发光特性及光谱分析

采用高温固相法制备了长余辉发光粉Ba1-xCaxAl2O4:Eu2+,RE3+(RE3+=Dy3+,Nd3+),测量了其发射光谱、激发光谱、余辉衰减光谱和热释光谱,分析了其发光特性。在紫外线的激发下样品的发射波长随着x的变化而变化,x从0到0.6的范围变化时,发射波长相应地从498nm减小到440nm,当x大于0.6以后,波长保持440nm不再变化。通过XRD光谱对其结构进行了分析,得出Ca离子在BaAl2O4基质中有极限溶解度x0=0.4,当x大于0.4时,基质结构中出现杂相。通过热释光谱,对基质中的陷阱情况进行了分析,解释了由于x值的不同而造成的余辉时间长短的差异。

(Ba_(0.85)Ca_(0.15))(Ti_(1-x)Zr_x)O_3无铅压电陶瓷的性能研究

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15)(Ti1-xZrx)O3(BCTZ)无铅压电陶瓷,研究Zr含量(x=0～0.15)对BCTZ陶瓷微观结构和电性能的影响。结果表明:所有样品均具有纯的钙钛矿结构;随Zr含量的增加,室温下样品逐渐由四方相向三方相转变,在0.05<x<0.1范围内两相共存;样品的压电常数d33、平面机电耦合系数kp、剩余极化强度Pr和相对介电常数εr均随Zr含量的增加呈现先增加后减小的趋势,而矫顽场Ec则逐渐降低。样品的综合性能在x=0.08处达到最佳值:d33=461 pC/N,kp=50.7%,Pr=14.1μC/cm2,Ec=4.1 kV/cm,εr=3696,表明该材料具有良好的应用前景。

Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)半导体薄膜的红外热辐射响应研究

采用直流磁控溅射后退火法制备了Y1Ba2Cu3O7-x/Si和Y1Ba2Cu3O7-x/ZrO2/SiO2两种半导体薄膜,对该薄膜进行了红外热辐射响应特性研究。采用X射线衍射、电阻温度系数法、喇曼散射表征手段对薄膜的显微结构进行了详细分析。结果表明,有过渡层的Y1Ba2Cu3O7-x半导体薄膜均匀性好,信噪比高,在红外波段和亚毫米波段甚至毫米波段都有良好的热辐射响应,适于制做非制冷探测器的敏感元。

Ba_((1-x))La_xTiO_3纳米晶的正电子湮没研究

用溶胶-凝胶技术制备了La掺杂改性的BaTiO3纳米晶体,采用透射电镜、正电子湮没寿命谱仪对目标产物进行了测试.结果表明:当0<x<0.2,La的掺杂使晶格发生膨胀畸变,而且还产生了钡空穴(VBa");当0.2<x<0.8,La的掺杂抑制了晶格的膨胀畸变,而且不再产生钡空穴(VBa").

以SiO_2/Si为衬底的Ba_(1-x)La_xNb_yTi_(1-y)O_3薄膜的敏感特性(英文)

通过离子束溅射技术淀积在SiO2 /Si衬底上的钛酸镧钡铌膜 (Ba1-xLaxNbyTi1- yO3) ,制成集薄膜电阻和金属 -绝缘体 -半导体 (MIS)电容为一体的传感器 .实验结果表明 ,薄膜电阻在 30 3～ 6 73K温度范围内对可见光和热具有良好的灵敏特性 ,同时MIS电容对相对湿度有很高的灵敏度 .我们测试了此薄膜的光吸收特性 ,并得到了它的禁带宽度 .最后 ,我们研究了薄膜电阻的阻抗温度频率特性和频率对MIS电容湿敏特性的影响 .

Ba(Zr_xTi_(1-x))O_3陶瓷的介电弛豫特性

采用固相反应法制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0～0.5)陶瓷,并以Fulcher的居里-外斯定律修正方程为依据,求出各样品的弛豫常数γ,以讨论组分对其介电弛豫特性的影响。结果表明:与纯相BaTiO3陶瓷相比,Ba(ZrxTi1-x)O3陶瓷的εr峰值εm由8000(x=0)上升至15000(x=0.25)以上。该陶瓷在x=0.25附近存在着立方–四方相共存的准同型相界,由于准同型相界的高晶格活性,在弛豫特性上有了较大的提高。

Ba(Ti_(1-x)Hf_x)O_3的电子结构及光学性能的第一性原理研究

利用第一性原理赝势方法和剪刀近似操作计算了Ba(Ti1-xHfx)O3(x=0,0.125,0.5,0.75)的电子能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明,随着Hf掺杂量的增加,Ba(Ti1-xHfx)O3结构发生扭曲的程度越来越严重,导致带隙发生变化,介电常数减小,降低了Ba(Ti1-xHfx)O3的绝缘性能,反射率有了很大程度的变化,折射率也在降低,这使Ba(Ti1-xHfx)O3在制作光学元器件时扩大了使用范围.

Y(Ba_(1-x)Gd_x)_2Cu_3O_(7-δ)的临界电流密度特征

多晶样品Y(Ba1-xGdx)2Cu3O7-δ(YBGCO)(x=0.0,0.02,0.03,0.05,0.08,0.10)是由标准固相反应法制备获得。XRD的Rietveld精修显示,Gd成功地部分替代YBa2Cu3O7-δ(YBCO)晶胞中的Ba位。实验结果表明,对于某一固定磁场Y(Ba1-xGdx)2Cu3O7-δ的临界电流密度(Jc)在x=0.05有最大值。此外,尽管YBGCO的超导温度(Tc)明显地单调下降,但微量的Gd掺杂导致磁场中YBGCO的Jc的提高。Jc随着Gd掺杂量不同而变化的特征行为可以认为,是由Gd掺杂引起的两种不同的效果竞争共同作用造成的,即纳米尺度范围内空间分布不均匀性和超导性的变化。

Ba(Zn_((1-x)/3)Ni_(x/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的微观结构

本文采用传统的固相陶瓷烧结工艺,利用Ni2+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3的B位Zn2+形成固溶体来研究其微观结构。XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb2O6等存在。随Ni2+含量增加,系统晶格常数a减小;而随烧结温度升高,a逐渐增大。系统在1500℃下烧结时为固相烧结;当烧结温度为1550℃时,系统由固相烧结转变为液相烧结。较低温度下烧结时,在低角度区有很微弱的1∶2有序相产生;烧结温度升高,无序相增加,有序相消失。

(1-x)Bi_4Ti_3O_(12-x)BaTiO_3高T_C压电陶瓷的结构与性能研究

采用固相合成法制备了(1-x)Bi4Ti3O12-xBaTi O3(BIT-BT)压电陶瓷材料,研究了BaTi O3含量对BIT-BT陶瓷显微组织结构及电性能的影响规律。结果表明,BIT-BT陶瓷主要由Bi Ti3O12和BaTi O3两相组成,当0.1≤x(BT)≤0.7时,材料中出现BaBi4Ti4O15相。随着BT摩尔分数的增加,居里温度TC逐渐降低,介电常数εr逐渐增大,介电损耗tanδ和压电常数d33先增大后减小。当材料组分为0.6BIT-0.4BT时性能达到最佳,其TC=455℃、εr=147、tanδ=0.011、d33=20 pC/N。

Ba_(1-x)Bi_x(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷的介电弛豫特征

采用固相反应法制备了Ba1-xBix(Ti0.9Zr0.1)O3(x=0.01,0.02,0.03,0.04)陶瓷,X射线衍射分析表明所有样品均是四方晶体结构,3%mol的Bi3+能够完全溶入钙钛矿晶格中。不同频率下Ba1-xBix(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷的介电温谱显示所有样品均表现出弥散相变的特征,在x≥0.02的三组样品又表现出弛豫铁电体的特征。通过纳米极性微区和畴壁探讨了弛豫现象产生的机理。

Ba(Zn_((1-x)/3)Ni_(x/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的介电性能

利用Ni2+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3的B位Zn2+来改善其介电性能。XRD表明,系统的主晶相为立方钙钛矿的BZNN,并有少量第二相如Ba5Nb4O15、BaNb6O16等。当系统中x(Ni2+)=0.7时,1 500℃烧结时系统得到优异的介电性能,介电常数为35.7,容量温度系数为-4.7×10-6/℃,损耗tanδ为0.33×10-4(1 MHz)。

中温固体氧化物燃料电池阴极材料Ba1-xSrxCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ的制备与性能研究

采用固相法合成Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)阴极材料。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和微观形貌进行了表征。XRD测试结果表明Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ样品经1000℃,烧结10 h后形成了立方钙钛矿结构。从样品的电镜照片看出样品具有均匀的孔隙率,电解质(Ce0.85Sm0.15O1.925)-阴极(Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ)之间的界面结合良好。电化学交流阻抗测试结果表明Ba1-x Srx Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ中掺入Sr可以明显地降低阴极的极化电阻,随着Sr含量的增多,阴极的界面极化电阻(RP)先减少后增大,当Sr的含量x为0.2时Rp值最小。以Ce0.85Sm0.15O1.925(SDC)电解质为支撑体,Ni0.9Cu0.1-SDC为阳极,Ba0.8Sr0.2Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ为阴极的单电池的最大功率密度在600℃时达到155 mW/cm2。实验结果表明Ba0.8Sr0.2Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ材料是一种电化学性能较为优良的中温固体氧化物燃料电池阴极材料。

Ba(Ti_(1-x)Sn_x)O_3电子结构和光学特性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了Ba(Ti1-x Snx)O3在不同Sn掺杂量情况下的电子能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明,随着Sn掺杂量的增加,Ba(Ti1-x Snx)O3的带隙变大,在导带底部和价带顶部Ti—O键占据主要位置,但Ba—O键被进一步减弱,介电常数变小,降低了Ba(Ti1-x Snx)O3的绝缘性能,反射率有了很大变化,折射率也在降低,使得Ba(Ti1-x Snx)O3在制作光学元器件时可使用的范围更广。

La掺杂对Ba1-xLaxCo0.9Nb0.1O3-δ透氧能力及稳定性能的影响

利用固相合成法制备了Ba1-x Lax Co0．9 Nb0．1 O3-δ（x＝0～0．3）透氧膜材料.研究发现,La 的掺杂虽然降低了材料的透氧率,但使得相结构更加稳定.分析结果表明,BaCo0．9 Nb0．1 O3-δ在较低工作温度下透氧率的衰减是由相分解所致. La 的掺杂能够减小容差因子,有利于立方相的形成和稳定,并有效改善透氧率衰减问题.Ba0．9 La0．1 Co0．9 Nb0．1 O3-δ在850℃、Air/He条件下表现出稳定的高透氧率,达到1．75 mL/（cm2？min）.

水热合成Ba(Zr_xTi_(1-x))O_3的介电性能研究

在140℃加热14 h的水热方法制备出Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0,0.1%,0.2%,0.5%)粉体.研究了1200℃到1280℃的烧结效果.XRD物相分析证明其结构为单一钙钛矿相,在水热法合成过程中,引入Na+离子,使晶格半径减小.SEM结果显示,在1 250℃烧结得到的陶瓷晶粒生长较好,结构致密,晶粒分布均匀.与固相反应法相比,水热法能够有效地降低烧结温度,合成的陶瓷密度可达92.4%.介电测量表明,作为矿化剂的Na+部分取代Ba2+,会导致Ba(ZrxTi1-x)O3样品的介电峰明显宽化.实验观察到样品在40℃时出现了明显的损耗峰,可能是钠离子替代钡离子并产生氧空位所致.介电常数随Zr掺杂量的增多呈上升趋势,居里点温度随Zr掺杂量的增多向低温方向偏移.

Nb_2O_5对Ba_(0.68)Sr_(0.32)Ti_(1-x)Sn_xO_3陶瓷介电性能的影响

采用传统固相法,制备了Nb2O5掺杂的Ba0.68Sr0.32Ti1–xSnxO3(BSTS)介电陶瓷,研究了Sn4+加入量和掺杂Nb2O5对材料介电性能的影响,用SEM研究了SnO2对材料微观结构的影响,当x(SnO2)为0.010,x(Nb2O5)为0.008时制得了εr为3689,tanδ为0.0006的高压低损耗陶瓷电容器瓷料,探讨了二者改性作用的机理。