Bi_(2)O_(3)电致变色薄膜的膜厚甄选

为了得到能够呈现出合理电致变色性能的Bi_(2)O_(3)薄膜,需要筛选其膜厚.通过磁控溅射法制备得到厚度为20~300 nm的Bi_(2)O_(3)薄膜,并利用UH4150紫外可见(ultravioletvisible,UV-Vis)分光光度计和CHI-660e电化学工作站测试薄膜的电致变色性能.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)分别检测了薄膜的表面形貌和物相结构.对变色对比度(ΔT_(λ=550 nm))、电致变色效率(η)以及性能保留度(R_(ΔT)、R_(η))的表现进行综合甄别,发现膜厚介于60~120 nm之间的Bi_(2)O_(3)薄膜的ΔT和η分别达到25%和10 cm^(2)/C,并且具有较高的电致变色性能保留度(R_(ΔT)=20%、R_(η)=44.6%).这可能与该厚度区间薄膜的主要物相为具有较高离子导电性的δ相有关.

铁酸铋薄膜柔性化微纳制造及铁电性能

研究了铁酸铋薄膜的柔性化可控制造方法及其电畴调控动态。利用脉冲激光沉积法制备了周期性畴结构的铁酸铋薄膜,结合可控剥离技术,完成了铁酸铋薄膜从刚性基底到柔性基底的制备过程。利用原子力显微镜和压电力显微镜技术对柔性化铁酸铋薄膜的微观形貌和铁电特性进行表征。结果表明,柔性化后的铁酸铋薄膜保持完整的表面形貌特征(粗糙度保持不变),电畴反转特性保持可调,且保持良好的铁电特性及电畴反转响应。该研究为铁酸铋薄膜的柔性化制备提供了一种新思路。

CaBi_(2)Nb_(2)O_(9)铁电薄膜的生长取向调控和性能研究

铋层状铌酸铋钙(CaBi_(2)Nb_(2)O_(9),CBN)铁电薄膜具有良好的铁电性能和疲劳特性,是铁电随机存储器的重要候选材料之一。铋层状结构薄膜a轴外延生长对其高质量集成和应用具有重要意义,然而CBN结构的各向异性使其根据晶体学调节自发极化更具挑战性。本研究采用脉冲激光沉积技术,在MgO(100)衬底上通过改变沉积温度的方式,实现了CBN薄膜的取向生长。在500、600和700℃沉积温度下分别生长出(115)、(200)和(00l)取向的CBN薄膜,并且随着沉积温度升高,CBN薄膜发生了(115)-(200)-(00l)取向的转变。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,600℃是CBN薄膜在MgO衬底上高质量a轴外延生长的最优沉积温度,薄膜与衬底键合良好,粗糙度较低。高分辨X射线衍射(HRXRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析表明,(200)取向的CBN薄膜为异质外延生长,其与MgO衬底之间形成半共格界面,CBN/MgO异质结构外延关系为(100)[001]CBN//(100)[001]MgO。CBN界面处的(200)平均间距为0.5312 nm,结合晶格匹配关系,提出了一种可能的外延匹配方式:4个CBN晶胞共同占用5个MgO晶格。此外,通过压电力显微镜(PFM)发现了(115)取向CBN薄膜具有纳米畴结构,以及(200)取向CBN薄膜表现出良好的面外极化翻转。

浓度梯度掺杂实现BiFeO_(3)薄膜自极化

BiFeO_(3)是一种非常有前途的无铅铁电材料,与大多数传统铁电材料相比,它具有更大的极化和更高的居里温度,为高温应用提供了可能。受到衬底强烈的夹持效应、较大的矫顽场和漏电流的影响,BiFeO_(3)薄膜难以被极化。自极化是解决这一问题的可行方法。本研究采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO_(2)/Si衬底上生长了BiFeO_(3)薄膜,向上梯度薄膜(从衬底BiFeO_(3)过渡到薄膜表面Bi_(0.80)Ca_(0.20)FeO_(2.90))以及向下梯度薄膜(从衬底Bi_(0.80)Ca_(0.20)FeO_(2.90)过渡到薄膜表面BiFeO_(3))。通过细致地调控薄膜内部缺陷的定向分布形成内置电场,从而导致薄膜具有自极化特性。压电力显微镜结果表明:在BiFeO_(3)薄膜中,Ca的梯度方向可以调控自极化的方向。此外,类似二极管的单向导通特性验证了薄膜的自极化是由Ca的浓度梯度掺杂导致。X射线光电子能谱结果表明,氧空位的梯度分布导致的内置电场可能是造成自极化现象的原因。本研究为实现铁电薄膜的自极化提供了一种新的策略,并在以自极化的内置电场为驱动,提高光伏或光敏器件性能方面具有潜在的应用前景。

GaAsBi半导体材料的制备及应用研究进展

稀铋Ⅲ-Ⅴ半导体材料在电子和光电子领域具有广泛的应用前景,其制备方法主要有分子束外延法(MBE)和金属有机物气相外延法(MOVPE)。本文聚焦于具有较大带隙收缩、温度不敏感以及强自旋轨道分裂等特殊物理特性的GaAs_(x)Bi_(1-x)半导体材料,对其制备方法和研究进展进行了综述。研究人员对GaAsBi材料的研究主要集中在薄膜、多量子阱、纳米线和量子点材料的制备。在薄膜材料方面,侧重于研究制备工艺条件对GaAsBi薄膜的影响,例如低衬底温度、低生长速率和非常规的Ⅴ/Ⅲ束流比;在多量子阱材料方面,采用双衬底温度技术有效减少Bi偏析问题;对于纳米线和量子点材料,金属Bi作为表面活性剂可以改善材料的形貌和光学性能。然而,目前在该材料研究和应用方面仍存在挑战,如薄膜材料的结晶质量恶化和金属Bi分凝团聚,以及量子点材料中Bi的均匀性和形成机制的争议。解决这些问题对于提高GaAs_(x)Bi_(1-x)半导体材料的质量和促进器件发展具有重要意义。

碲化铋基柔性热电器件研究进展

碲化铋基柔性热电器件具有体积小、质量轻、可变形、可弯折的特点,能够实现高密度阵列集成,契合未来电子信息领域对高性能、微型化、低功耗器件的发展需求。该种器件适用于复杂几何结构和不规则曲率变化的表面,能够满足物联网、可穿戴设备、微电子芯片行业对微能源供应、小空间快速制冷、个人热量管理的需求。综述了近年来碲化铋基柔性热电器件研究进展和存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。虽然碲化铋基柔性热电器件的研究取得了一定的进展,但整体上仍处于实验室阶段,实现大规模商用应用还有一段距离,今后应侧重于输出功率的提升、穿戴舒适性和美观性、服役稳定性和使用寿命,以及降低制造难度方面的研究。碲化铋基柔性热电器件主要分为块体型、薄膜型和纺织物型3大类型。块体型器件的输出功率一般可达1×10^(-5)W·cm^(-2),但其柔韧性和穿戴舒适性不足,可通过提高碲化铋基热电材料本身的ZT值、优化负载电阻、选择热导率低的封装材料,以及合理设计封装元件尺寸和热电臂的形状、数目和连接方式等方法来持续提高其热电性能,可通过开发柔韧性更高、甚至具备自愈能力的封装材料和连接材料来提升其柔韧性和穿戴舒适性。薄膜型器件的输出功率一般在1×10-6—1×10^(-9)W·cm^(-2)之间,还达不到实际应用需求,通过提升碲化铋基薄膜制备技术并优化工艺参数来提高薄膜本身热电性能,开发热稳定性、电阻率、导热系数更优的热电界面材料,从而降低接触热阻导致的界面热损失,提高输出功率和转换效率,通过选择柔韧性和机械稳定性更高的基底材料来其使用寿命。纺织物型器件具有较好的拉伸、弯曲和剪切性能,能满足穿戴的舒适性要求,但热电性能较差,输出功率也普遍在1×10-6—1×10^(-9)W·cm^(-2)之间,且稳定性不足,可通过改进涂印和浸渍工艺来提高纱线表面碲化铋基热电材料的均匀性,创新热电纱线组装的结构以在织物厚度方向上更好地建立温差,从而提高其热电性能。本研究为碲化铋基柔性热电器件的应用提供了理论参考。

Si(111)邻位面衬底上InSb薄膜的外延生长及其可见光电导特性

锑化铟(InSb)因其在红外探测、高速电子学和量子计算等领域的卓越性能备受关注。文章探索了Si(111)邻位面衬底上InSb薄膜的异质外延生长,并研究了其光电导特性。尝试采用Bi缓冲层结合InSb两步法生长策略解决Si与InSb晶格失配和热膨胀系数差异大的问题,在平坦Si(111)衬底上获得了高质量InSb(111)单晶薄膜。然而,在具有高密度台阶结构特征的Si(111)斜切衬底表面上生长得到的Bi(001)缓冲层存在大量倒反畴缺陷,在该表面上进一步生长得到的InSb薄膜均为多晶结构。所制备的InSb/Bi/Si异质结构在模拟日光辐照条件下显示出负光电导效应,应与异质结构界面态对InSb层光生载流子的捕获效应有关。

La^(3+)、Co^(2+)掺杂对多铁薄膜BiFeO_(3)漏电流性能的影响

在550℃、退火20 min的条件下,采用溶胶-凝胶法分别在Pt(111)/Ti/SiO_(2)/Si(100)衬底上制备La^(3+)、Co^(2+)摩尔分数(x、y)分别为0.05、0.10、0.15和0.20的Bi_(1-x)La_(x)FeO_(3)(BL_(x)FO)和BiFe_(1-y)Co_(y)O_(3)(BFC_(y)O)系列薄膜,并对其进行XRD、铁电性、漏电性等测试.结果表明:La^(3+)、Co^(2+)元素的掺杂没有改变薄膜BFO钙钛矿的晶体结构,但是明显改善了薄膜的铁电性和漏电性,尤其是当x、y值分别为0.15时,薄膜Bi_(0.85)La_(0.15)FeO_(3)和BiFe_(0.85)Co_(0.15)O_(3)均达到了最优性能.在此基础上,制备Bi_(0.85)La_(0.15)Fe_(0.85)Co_(0.15)O_(3)(BLFCO)薄膜.结果表明:复合元素掺杂比单元素掺杂获得更为理想的效果,其中剩余极化2 P_(r)从单元素掺杂的0.0718 C/m^(2)提高到复合元素掺杂的0.7070 C/m^(2),漏电流密度也比单元素掺杂降低了1个数量级.

铋膜电极电位溶出法测定痕量铅、镉、锌

研究了用铋膜电极替代汞膜电极测定痕量重金属元素铅、镉和锌的电位溶出法。实验了同位镀铋膜及测定重金属特别是痕量铅的条件。实验结果表明 :铅、镉、锌在铋膜电极上可得到灵敏的电位溶出峰 ,峰高和溶出电位与汞膜电极法相近。使用铋膜电极可避免使用汞电极带来的环境污染。利用铋膜电极电位溶出法测定了水样及血样中痕量铅的含量。

预镀铋膜修饰铂电极差分脉冲溶出伏安法测定痕量铅、镉

采用预镀铋膜法修饰铂电极，用该电极对痕量Pd、Cd同时进行了差分脉冲溶出伏安法测定，Pd、Cd在富集中和铋形成类似于汞齐的合金，溶出峰良好。讨论了在不同沉积液和沉积时间下得到的铋膜电极的性能和富集时间、富集电位及底液pH对金属离子测定的影响。在优化的实验条件下，分别对10—100μg／L、20～200μg／L和50～500μg／L3个不同浓度系列的Pb^2＋、Cd^2＋进行了同时测定，Pb、Cd溶出峰电流与Pb^2＋、Cd^2＋浓度呈良好的线性关系（r≥0．999），Pb^2＋、Cd^2＋浓度的线性范围均为10～500μg／L；富集时间为180s时，Pb^2＋、Cd^2＋的检出限分别为0．38μg／L和0．82μg／L。利用本方法测定了蔬菜中Pb的含量，并与原子荧光分析法做了对比，结果令人满意。

铋膜电极微分电位溶出法测定环境样品中生物可利用镉

建立了环境样品中生物可利用镉的镀铋膜电极微分电位溶出分析法（DPSA），考察了同位镀铋膜测定镉的条件。结果表明在HAc—NaAc介质中镉可在镀铋膜电极上得到灵敏的微分电位溶出峰（V=-0．84V），最低检出质量浓度为0．6μg／L，结合3步连续萃取，利用标准加入法对环境样品中的生物可利用镉进行测定，相对标准偏差2．3％～4.1％，加标回收率97％～104％。

石墨烯修饰铂电极传感器测定水中微量重金属镉和铅

建立了石墨烯修饰铂电极(G/Pt)共沉积铋膜测定水中微量重金属镉和铅的方法。采用微机电系统(MEMS)工艺制作铂电极,并利用CVD法在铂电极上原位生长石墨烯,制备了石墨烯修饰铂电极,与Ag/AgCl参比电极、铂丝对电极构成三电极体系;采用差分脉冲阳极溶出伏安法对水中微量的镉和铅进行测定。在pH=4.5的醋酸-醋酸钠(HAc-NaAc)底液中,Cd2+和Pb2+分别在#0.72和#0.48 V灵敏地产生溶出峰,线性范围分别为0.05～10 mg/L和0.03～5 mg/L,检出限均为10!g/L。本方法操作简单、安全快速、重现性好,适合于废水、地表水、及生活用水中镉和铅的测定。

石墨烯/铋复合膜修饰玻碳电极检测板蓝根中的铅和镉

采用滴涂法制备石墨烯(GR)修饰的玻碳电极(GCE),通过电化学富集Bi沉积在GR表面,得到GR/Bi-GCE修饰电极。用方波溶出伏安法研究了Cd2+和Pb2+在GR/Bi-GCE上的电化学行为。在0.1 mol/L p H 4.5的醋酸缓冲溶液中,在!1.1 V富集0.5 mg/L Bi(NO3)3溶液210 s后,溶出峰电流与Cd2+和Pb2+的浓度在0.01~85.0μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限均为0.003μmol/L。实验结果表明,此修饰电极对Cd2+和Pb2+均有较好的电化学活性,可对两种物质实现同时测定,具有较高的灵敏度和稳定性。将此电极用于板蓝根中Cd2+和Pb2+的含量测定,结果令人满意。

化学修饰铋膜电极的制备和应用研究进展

本文综述了近年来化学修饰铋膜电极的制备和应用的研究进展。首先介绍了铋膜电极的制备方法,然后介绍铋膜电极的应用和研究进展,包括铋膜电极在检测重金属离子、硝基酚类化合物、药物、杀虫剂及一些生物活性物质等方面的应用。

铋膜电极微分电位溶出法测定矿区土壤中锡

研究了以镀铋膜电极替代镀汞膜电极测定锡的微分电位溶出分析法（DPSA）,考察了测定锡的条件。结果表明,在富集电位为-1.2 V,清洗电位为0.50 V,草酸浓度为0.15 mol/L,CTMAB浓度为6.0×10-5mol/L的条件下,锡在镀铋膜电极上可产生灵敏的微分电位溶出峰,峰高与锡浓度在0~100.0μg/L范围呈线性,溶出电位为-0.54 V（vs.SCE）,共存的铅不干扰锡的测定。建立的方法已用于矿区土壤中锡的测定,测定结果的相对标准偏差为2.4%~8.7%,加标回收率在98.5%~110%间。

有机添加剂对碱性条件下电镀铋的影响

利用电化学技术研究有机添加剂存在的碱性环境下铋的电沉积行为。结果表明:在循环伏安法试验中,铋的成核是一个扩散非可逆控制的电沉积过程,有机添加剂的存在使铋的沉积电位明显负移;在计时电流法试验中,铋的电沉积是一个典型三维连续成核过程。利用循环伏安法和计时电流法可以计算出非常接近的扩散系数,分别为1.17×10-5和1.55×10-5 cm2/s,说明这两种方法可用于有机添加剂电沉积铋的动力学计算研究。此外,氨基三亚甲基膦酸的加入细化了镀层晶粒,使镀层表面更加平整和致密。

铋膜丝网印刷电极现场快速测定工业废水中Pb^(2+)、Cd^(2+)

采用丝网印刷电极,通过同位镀铋膜阳极溶出伏安法对工业废水中重金属Pb2+和Cd2+进行了快速测定,考察并优化了镀铋膜及测定金属离子的实验条件.实验结果表明,Pb2+和Cd2+在铋膜电极上可得到灵敏的溶出峰,在优化的实验条件下Pb2+和Cd2+在50—500μg.L-1范围内呈现良好的线性关系,相关系数分别为0.9947、0.9969,检测限分别为4.45μg.L-1和2.98μg.L-1.测定了工业废水中的Pb2+、Cd2+,结果与ICP-MS方法一致.

镉在嵌入式碳纳米管-铋膜玻碳电极上的电化学行为及电位溶出法测定研究

制备了一种新型嵌入式碳纳米管-铋复合膜玻璃碳电极,利用循环伏安法研究了Cd在电极上的电化学行为。Cd在电极具有一个不可逆的氧化峰,Epa=0.637V(vs.SCE),电极对Cd具有高灵敏的电化学响应。研究了影响Cd微分电位溶出的因素,获得的最佳条件是:富集电位为-1.1V,Bi 3+浓度为0.4mg/L,pH 4.6HAc-NaAc缓冲溶液。通过同位镀铋、标准加入法进一步提高了分析的可靠性。在最佳条件下,峰高与Cd质量浓度在0.1～2.0μg/L范围呈线性,检出限为0.2μg/L。对实际样品进行测定,测定值与原子吸收光谱法的结果一致,RSD在3.1%～7.2%范围,回收率在92%～102%之间。

聚乙烯醇增敏铋膜阳极溶出伏安法直接测定蜂蜜中锌

报道了一种快速测定蜂蜜中痕量Zn的电分析方法。蜂蜜不经消化，用二次蒸馏水直接溶解，可获得透明溶液。在pH=8．65的NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液体系中，加入聚乙烯醇，采用玻碳电极镀铋做工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂为辅助电极的三电极体系测定了3种蜂蜜中的Zn，获得了灵敏的阳极溶出峰，线性范围为0．4—8mg／L，检出限为0．135mg／L，加标回收率和样品测定RSD（n=6）分别为98％～100％和2．4％～4．5％。实验结果表明，本方法简便、快速、准确，还可以避免使用汞电极带来的污染。

微波富集-铋膜电极微分电位溶出法快速测定水中痕量铅

研究了镀铋膜电极微分电位溶出分析法测定水中铅的方法,考察了该法测定铅的条件。结果表明,在HAc-NaAc介质中铅可在镀铋膜电极上得到灵敏的微分电位溶出峰,结合微波富集方法,检出限达0.003mg/L,利用标准加入法对水样中痕量铅进行测定,避免了镀汞膜电极带来的健康与环境危害,结果较满意。