钛酸锶钡/铋锌铌多层复合薄膜的制备及性能

采用溶胶–凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸锶钡/铋锌铌多层复合薄膜样品。研究了不同退火温度下多层复合薄膜的结构、微观形貌及介电性能。结果表明:在退火温度高于700℃时,所得复合薄膜中会出现立方焦绿石结构的铋锌铌和钙钛矿结构的钛酸锶钡。750℃退火处理得到的多层复合薄膜,表面致密、无裂纹,其相对介电常数为146,介电损耗为0.004;在频率为10 kHz,电场强度为6×105 V/cm时,其介电可调率达到13%,品质因子(FOM)达到32.5。

掺钇铌酸锌铋陶瓷的介电性能

通过X射线衍射、扫描电镜、精密阻抗分析仪等对A位Y3+取代的Bi(1.5–x)YxZnNb1.5O7介质陶瓷样品的结构和介电性能进行了研究。结果表明:当Y3+取代量较少时(x≤0.2),样品保持立方焦绿石结构;当Y3+取代较多时(x≥0.4),样品出现第二相。随着取代量的增加,样品的致密化温度升高,表观密度减小,晶粒尺寸减小,介电常数减小,介电损耗增加。Y3+取代后(x≤0.8),样品的温度系数得到优化,且具有良好的高频稳定性。低温的介电弛豫现象随着Y3+取代的增加发生有规律的变化,表现为介电常数下降,介电常数峰宽化和平坦。

高掺锌/镁铌酸锂薄膜的光电性质

室温下采用射频磁控溅射(RFMS)技术在玻璃与硅基板上分别沉积了纯铌酸锂LN薄膜、高掺锌(6%,摩尔分数,下同)LN∶ZnO薄膜和高掺镁(5%)LN∶MgO薄膜,并在575℃条件下退火进一步提高薄膜的结晶度。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收(UV-Vis)和椭偏仪等测试研究了三种铌酸锂薄膜的形貌、结构和光学性质。XRD分析表明掺杂铌酸锂薄膜和纯铌酸锂薄膜具有相同的生长取向,AFM、XRD、UV-Vis测试结果表明,掺杂将增大铌酸锂薄膜的晶粒尺寸,光学带隙的红移现象与晶粒尺寸相关,且掺Mg的影响大于掺Zn。此外利用霍尔效应测试仪研究了LN、LN∶ZnO和LN∶MgO薄膜的电学性质,测试结果表明三种薄膜均为n型半导体,其中LN∶MgO薄膜电导率的变化趋势不同于LN∶ZnO和LN薄膜,且发现温度在18~50℃范围内,随着温度的升高,LN∶MgO薄膜的电导率变化微小,而LN∶ZnO和LN薄膜的电导率逐渐增大。

La和Zn掺杂铌酸铋的光催化降解性能及其机理

用化学共沉淀法制备了镧和锌掺杂的铌酸铋纳米颗粒,表征了制备样品的微观结构和光催化降解性能。结果表明制备的样品对RhB表现出良好的可见光催化降解活性,且光催化效果受各种因素的影响。其中,Bi_(0.96)La_(0.04)NbO_4用量为0.15 g时,对pH=4、50 m L浓度为5 mg·L-1 RhB溶液的光催化效果最佳。光催化机理研究表明催化剂在可见光照射下产生的电子空穴对Rh B的降解起主要作用。该催化剂的制备方法简单、光催化性能稳定,5次循环后的活性仍大于95%。

多层复合BZN电介质/Ni-Zn-Cu铁氧体的共烧行为

由ＢＺＮ 介电陶瓷与Ｎｉ－ Ｚｎ － Ｃｕ 铁氧体构成多层复合体，借助ＸＲＤ，ＳＥＭ，ＥＤＳ和ＴＭＡ等技术研究了共烧过程中两种材料界面的相互作用和共烧行为． 结果表明，共烧过程中界面元素扩散导致界面附近材料相结构和显微结构发生明显变化，两种材料烧成动力学失配造成共烧体中产生裂纹等缺陷．

介电可调薄膜材料及压控微波器件研究

利用介电可调薄膜材料的调谐特性研制的介质压控微波器件高频特性好、功率容量大、响应速度快,还有易集成、功耗小、成本低、可靠性高的特点,相比半导体管、铁氧体以及MEMS器件有明显的优势。该文系统介绍了近年来国内外介电可调薄膜材料及压控微波器件的研究进展,并结合作者的工作评述了介电可调薄膜材料和压控微波器件的应用情况。除研究最为集中的钛酸锶钡BaxSr1-xTiO3(BST)材料,还介绍了具有较高调谐率的铋基焦绿石铌酸铋镁Bi1.5MgNb1.5O7(BMN)薄膜材料,该材料介电损耗低(约0.002),介电常数适中(约86),温度系数小,是一种极具发展前景的微波介电可调材料。

溶胶-凝胶法制备Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5薄膜及GaN MIS结构C-V特性

采用溶胶-凝胶法制备出高介电常数的Bi2O3-ZnO-Nb2O5(BZN)薄膜.总结出适合作为GaN金属-绝缘层-半导体场效应晶体管(MISFET)栅介质的BZN薄膜的原料配比、烧结温度和保温时间等工艺参数,解决了原料溶解、粘稠度、浸润度等工艺问题.同时,结合半导体工艺制造出以BZN薄膜为绝缘介质的GaNMIS结构,通过测量到的高频C-V特性曲线,得到薄膜的相对介电常数为91,MIS结构的强反型电压为-3.4V,平带电压为-1.9V.

Bi_(1.5)Mg_(1.0)Nb_(1.5)O_7薄膜的介电损耗机理研究

采用射频磁控溅射法在Al2O3基片上沉积了铌酸铋镁(Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7,BMN)薄膜,研究了不同退火条件下BMN薄膜的介电损耗机理。结果表明,充分的退火能够减小氧空位缺陷密度,并降低介电损耗。氧气气氛下退火能够有效补偿BMN薄膜中的氧空位,使得介电损耗进一步降低。这说明氧空位导致的带电缺陷损耗是BMN薄膜材料主要的介电损耗机制。此外,BMN薄膜中也存在晶界损耗机制。

Au/Si基片上沉积Bi_(1.5)Zn_(1.0)Nb_(1.5)O_7薄膜介电性能的研究

采用磁控溅射法在Au／Si基片上制备了铌酸锌铋BZN（Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7）薄膜。在基片温度200℃、本底真空1×10^-3Pa条件下，BZN靶溅射0．5h，作为自缓冲层；然后在400℃下溅射1．5h，薄膜总厚度为200nm，650℃原位真空退火1h。XRD分析显示该薄膜为〈222〉单一取向，结晶良好；AFM扫描显示表面平整；测试表明不同频率下薄膜的性能没有大的改变。实验证明，选用电阻率较小的Au电极材料有利于器件性能的提高，实验得到介电常数可调率约20％、损耗为0．002-0．004。

溅射气压对Bi_(1.5)Mg_(1.0)Nb_(1.5)O_7薄膜结构及介电性能的影响

采用射频磁控溅射法在Pt/Si基片上沉积了铌酸铋镁(Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7,BMN)薄膜。研究了溅射气压对BMN薄膜结构、表面形貌、化学成分及介电性能的影响。结果表明,制备的薄膜具有立方焦绿石结构。高溅射气压下制备的BMN薄膜晶粒的平均尺寸比低溅射气压下制备的薄膜晶粒的大。薄膜的介电调谐率及相对介电常数随溅射气压的升高而增大。且随着溅射气压的升高,薄膜中各元素含量逐渐接近理论值。在基片温度为675℃,溅射气压为5 Pa,体积比??(O2:Ar)为15:85的条件下制备得到的BMN薄膜在1.6×106 V/cm外加电场下的介电调谐率为26%,介质损耗约0.8%;在5.0×105 V/cm外加电场下其漏电流密度不超过6×10–8 A/cm2。

铁电(Ba,Sr)TiO_3及介电Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5薄膜材料应用于电调谐微波器件研究进展

铁电钛酸锶钡BaxSr1-xTiO3(BST)是一种拥有十分优越铁电/介电性能的材料,在可调谐微波器件方面具有很好的应用前景。本文概括介绍了BST薄膜的研究意义、基本结构、薄膜的制备方法,并针对可调谐微波器件应用需求,详细探讨了通过掺杂、组分梯度变化、纳米铁电多层薄膜以及将铁电BST与新型介电Bi2O3-ZnO-Nb2O5(BZN)薄膜相结合等对铁电薄膜性能进行优化的手段,最后对该领域的前沿问题从材料研究层面作了小结与展望。

BiVO_4掺杂对(Bi_(1.5)Zn_(0.5))(Zn_(0.5)Nb_(1.5))O_7陶瓷介电性能的影响

采用传统陶瓷工艺制备了Bi VO_4掺杂的(Bi_(1.5)Zn_(0.5))(Zn_(0.5)Nb_(1.5))O_7(bismuth zincate niobate,BZN)介质陶瓷,用X射线衍射、扫描电镜以及电感电容电阻测试仪等对其烧结特性、相结构及介电性能进行了系统研究。结果表明:Bi VO_4掺杂能显著降低BZN的烧结温度,由1000℃降至850℃,同时可优化频率温度系数τf,由-450×10-6/℃变为-254×10-6/℃。Bi VO_4的掺杂量为5%,烧结温度为900℃时,BZN陶瓷具有较好的介电性能:介电常数ε=153,品质因数Q=2100,频率温度系数τf=-350×10-6/℃。

水热法合成Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7纳米粉体

以Bi(NO3)3·5H2O,ZnO和Nb2O5为原料,KOH作为矿化剂,用水热法合成了单相Bi1.5ZnNb1.5O7粉体。用N2吸附法测定单相Bi1.5ZnNb1.5O7粉体的比表面积并计算相应的粒径。研究了KOH浓度、合成温度和反应时间对粒径的影响。用X射线衍射分析合成粉体的物相组成,并通过Scherrer公式计算粉体晶粒的尺寸。用透射电子显微镜分析合成粉体的形貌。结果表明:采用水热法可以合成单相立方焦绿石结构的Bi1.5ZnNb1.5O7纳米粉体。改变水热反应条件,可以控制合成粉体的粒径和比表面积大小。当KOH浓度为1.8mol/L,温度为180～220℃,反应时间为24h时,合成的Bi1.5ZnNb1.5O7纳米粉体的最小粒径为51nm,最大比表面积为28.8m2/g。

Na-Ni掺杂对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7基陶瓷.研究Na^+、Ni^(2+)分别替代Bi^(3+)、Nb^(5+)对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷烧结特性和介电性能的影响.替代后样品的烧结温度从960℃降低到870℃左右.在-30℃～+130℃,陶瓷样品的温谱中出现明显的介电弛豫现象,弛豫峰所在温区较宽;当Ni^(2+)替代量增加到0.2时出现双弛豫峰.随着Ni^(2+)替代量增加,弛豫峰值温度向高温移动,弛豫激活能增加,两弛豫峰之间距增加.用缺陷偶极子和晶格畸变解释了Na-Ni掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7的介电弛豫现象.

Na-Ni掺杂Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5基陶瓷的介电弛豫研究

采用传统固相反应法制备Bi2O3-ZnO-Nb2O5基陶瓷。研究Na+、Ni2+分别替代Bi3+、Nb5+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性和介电性能的影响。替代后样品的烧结温度从960℃降低到870℃左右。在-30^+130℃,陶瓷样品的温谱中出现明显的介电弛豫现象,弛豫峰所在温区较宽,当Ni2+替代量增加到0.2时出现双弛豫峰;随着Ni2+替代量的增加,弛豫峰值温度向低频移动,弛豫激活能增加,两弛豫峰的间距增加。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Ni掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象作出简要解释。

Na和Ti掺杂对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷性能的影响

采用传统固相反应法制备了Na-Ti掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷。研究了Na+替代Bi3+,Ti4+替代Nb5+对Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷烧结特性、显微结构和介电性能的影响。结果表明,掺入Na+和Ti4+后,Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷的烧结温度从1000℃降到了860℃左右;在–30℃～+130℃的温度范围内,Na-Ti掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7陶瓷表现出明显的、激活能约为0.3eV的介电弛豫现象。这主要是由缺陷偶极子和晶格畸变在陶瓷中的出现引起的。

KOH浓度对水热合成Bi1．5ZnNb1．5O7纳米粉体的影响

以KOH为矿化剂,用水热法合成了Bi1.5ZnNb1.5O7纳米粉体。结合负离子配位多面体生长基元模型,研究了KOH浓度对粉体物相、粒径和形貌的影响。结果表明:采用水热法可合成单相立方焦绿石结构的Bi1.5ZnNb1.5O7纳米粉体,粉体呈颗粒状。稳定生长基元的形成是影响粉体粒径的主要因素,受KOH浓度影响较大,但粉体形貌并不受KOH浓度的影响。当c(KOH)为1.8mol/L,于220℃水热反应24h,合成粉体粒径最小为51nm,比表面积最大为28.8m2/g。

Na-Sn掺杂Bi_2O_3-ZnO-Nb_2O_5陶瓷的性能

研究了Na^+替代Bi^(3+)、Sn^(4+)替代Nb^(5+)对Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7陶瓷烧结特性、显微结构和介电性能的影响。结果表明,替代后样品的烧结温度从1000℃降低到860℃;在-30～130℃样品出现明显的介电弛豫现象;弛豫激活能在0.3eV左右。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Sn掺杂Bi_2(Zn_(1/3)Nb_(2/3))_2O_7的介电弛豫现象进行了解释。

晶粒尺寸和膜厚对磁控溅射法制备Bi_(1.5)Mg_(1.0)Nb_(1.5)O_7薄膜介电性能的影响(英文)

采用磁控溅射法在Pt/Ti/Si O2/Si基底上制备立方焦绿石结构Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7薄膜。通过控制750℃下后退火时间来控制薄膜的平均晶粒尺寸,用沉积时间控制膜厚。研究不同晶粒尺寸和膜厚对BMN薄膜相结构、微观形貌和介电性能的影响。结果表明,当BMN薄膜平均晶粒尺寸为45 nm、膜厚为430 nm时,薄膜介电性能提高显著,1 MHz下介电常数为112.4,介电损耗为0.001 82,在0.93 MV/cm外加电场条件下,介电调谐率为27.7%。