利用电子束辐照方法测定空位迁移能

本文研究了利用超高压电子显微镜测定空位移动能的方法。在引入试样表面与点缺陷相互作用的前提下,提出了新的计算公式。根据该公式,通过测定电子束辐照下位错环的生长速度,可以计算空位迁移能。

不同晶体结构的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ体系氧空位的形成和迁移研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法研究了具有不同晶体对称性(立方、斜方六面体、正交和单斜结构)的La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3−δ(LSGM)体系的氧空位形成和迁移能。结果显示立方结构的LSGM具有最小的氧空位形成能和迁移势垒,而其他三种结构的空位形成能和迁移势垒都比较大,这意味着在四种不同晶体结构的LSGM体系中,立方结构的LSGM具有最好的氧离子电导。本文的计算结果不仅能够解释实验观察到的不同晶体对称性LSGM体系氧离子电导行为的差异,而且能够在一定程度上预言在固体氧化物燃料电池电解质的应用中最理想的晶体结构。

Si晶体中空位运动的分子动力学研究

用分子动力学方法模拟了Si晶体中的空位运动.采用Stilliger-Weber三体经验势描述原子间的相互作用.在追踪空 位的跳动时,采用两种方法对不同温度下的空位跳动进行了计算.通过对空位微观热运动的轨迹的分析计算,得到了空位激活能, 并对Thomas方法中关于空位跳跃的强制定义给出了统计意义上的解释.计算分析表明,空位的绝大多数跳动都是经历过渡态完 成的.

Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)铋层状陶瓷的结构与电性能研究

采用固相法制备了Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)(0≤x≤0.1)共生结构的铋层状陶瓷材料,通过Mn离子调控Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)体系中的氧空位迁移和氧空位浓度的变化,研究了氧空位迁移和氧空位浓度对Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_(7-x)Mn_(x)O_(27)陶瓷材料的电性能的影响。研究发现所有样品均为单一的共生铋层状结构,无杂相生成。在掺入Mn的陶瓷样品中,Mn离子占据钙钛矿结构中的Ti离子的位置;在x≤0.06时,氧空位迁移速率降低,氧空位迁移对陶瓷的电学性能影响占主导优势,介电损耗和漏电流减小,压电常数不断增大。随着Mn含量逐渐增加,当x>0.06时,氧空位的浓度对电学性能的影响占主要优势,氧空位浓度不断增大,介电损耗和漏电流增大,压电常数降低。在x=0.06时,压电常数d 33为19.8 pC/N达到最大,此时介电损耗较低,综合电性能最优。

放电等离子烧结制备多元素共掺的Na_(0.52)Bi_(0.46)K_(0.02)Ti_(0.99)Mg_(0.01)O_(2.95)氧离子导体

分别采用放电等离子烧结和传统烧结方法制备Na_(0.52)Bi_(0.46)K_(0.02)Ti_(0.99)Mg_(0.01)O_(2.95)氧离子导体。交流阻抗测试结果显示,在543 K时,放电等离子烧结方法制备的试样的晶粒电导率为1.50×10^(-4) S/cm,是传统烧结方法制备的试样在相同温度下晶粒电导率的2倍(7.50×10^(-5) S/cm)。借助于介电模量谱分析,放电等离子烧结制备的试样中具有更高的可动氧空位浓度和更好的氧空位迁移能力,从而导致了其晶粒电导率高于传统烧结方法制备的试样的晶粒电导率,这将为提高Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_(3)基氧离子导体的电学性能提供思路。

NiAl中空位迁移机制的计算机模拟

运用分子动力学方法采用ＦＳ多体势函数从原子尺度上模拟了ＮｉＡｌ金属间化合物中单空位的迁移运动行为，认为空位随成分的变化而采取不同的迁移方式：成分在理想化合比附近空位迁移主要以六步循环方式进行，其中ＶＡｌ主要以直型［１００］六步循环方式迁移，ＶＮｉ以［１１０］型六步循环方式占优势；当成分偏离时在富Ｎｉ一侧空位迁移则以ＡＳＢ方式占很大的优势．计算所得ＮｉＡｌ金属间化合物中单空位迁移激活能与实验值相符，从微观上合理地解释了ＮｉＡｌ金属间化合物淬火实验中较高淬火温度对应的退火曲线出现两个回复台阶，而较低淬火温度对应的退火曲线只存在一个回复台阶的实验事实．

BST薄膜的复阻抗谱及其电导性能的研究

应用Sol-Gel工艺制备了BST薄膜 .应用复阻抗谱和模量谱技术研究了BST薄膜的介电响应 ,实验结果表明 :BST薄膜的阻抗谱曲线是一个完整的半圆 ,且阻抗谱半圆存在压低现象 ,而与此对应 ,复阻抗和复模量的频谱曲线只存在一个峰值 ,表明BST薄膜的介电响应主要起源于样品的晶粒体行为 ,而晶粒边界以及电极与薄膜界面的贡献可以忽略 .交直流电导分析结果表明 ,BST薄膜的交直流电导激活能分别为 93.5kJ mol和 1 0 0 .3kJ mol。

材料裂纹型损伤愈合过程观测

对预制裂纹型损伤的愈合过程进行了实时原位观察 ,结果发现裂纹愈合过程分为裂尖钝化、裂纹分节、裂腔球化、孔洞愈合及质量均匀化等几个明显阶段。所得结果与金相法得到的纯铁的裂纹愈合过程相符 ,通过建立相关裂纹愈合模型分析认为裂纹愈合过程必须满足一定的热动力学条件 。

限制电流对Ta/BaTiO_(3)/Al_(2)O_(3)/ITO忆阻器的开关比和稳定性调控

利用磁控溅射技术沉积了Ta/BaTiO_(3)/Al_(2)O_(3)/ITO多层薄膜,观察到该结构中的电阻开关现象受到限制电流的调控.在限制电流大小为10^(-2)A时,器件中的电阻开关现象达到最优.Ta/BaTiO_(3)/Al_(2)O_(3)/ITO多层薄膜的电阻开关具有良好的可重复性和稳定性.本文使用空间限制电流的传导模型对Ta/BaTiO_(3)/Al_(2)O_(3)/ITO器件中受限制电流调控的电阻开关传导机理进行了解释.

β相Mg-Sc合金缺陷形成能的计算研究

镁合金因其重量轻、比强度高,在电子产品、建筑等多个领域具有广阔的应用前景。采用特殊准随机结构结合第一性原理计算方法研究了Mg-Sc合金奥氏体相中空位的形成能和迁移能,模型中Sc的原子分数分别为20%和20.3125%。结果表明,局域化学环境对Mg-Sc合金β相空位形成能的影响较大,对于Mg和Sc空位,其空位形成能表现出较大的分散性,Mg的空位形成能范围为0.283~1.173 eV,Sc的空位形成能范围为0.353~1.063 eV,且元素在合金中更难形成空位。在Mg-Sc合金中,20%Sc掺杂使得合金中Mg的空位形成能增加到金属Mg的3倍以上。Mg的平均空位形成能随着最近邻壳层Sc含量的变化表现出先增加后减少的趋势,最后趋于稳定,但其整体变化范围较小。最近邻配位对相同的条件下,Mg的平均空位形成能随着次近邻(2NN)壳层Sc含量的略有增加的趋势,但增加的幅度小于0.1 eV,整体的变化趋势趋于稳定。空位的扩散势垒对局域环境的依赖性较大,合金中Mg空位比Sc更具有流动性。