影响Bi1.5ZnNb1.5O7纳米粉体水热合成因素的研究

以分析纯的Bi（N03）3·5H2O，ZnO和Nb2O5为反应物，KOH为矿化剂，采用水热法合成立方焦绿石结构的Bi1.5ZnNb1.5O7纳米粉体，通过XRD对合成粉体进行物相分析，并通过Scherrer公式计算粉体晶粒的尺寸；TEM分析所合成粉体的形貌。研究水热反应温度、时间、前躯体的含量、KOH的浓度以及有无搅拌等水热合成条件的变化对合成粉体的物相的影响，从而初步确定水热合成立方焦绿石结构的Bi1.5ZnNb1.5O7纳米粉体的温度区间、时间范围、前驱体含量和KOH浓度等工艺参数，并讨论了其反应过程。研究结果表明，在Nb：Bi=2.0、KOH浓度为1.8mol／L、反应温度为220℃、反应时间为24h、充分搅拌的情况下，水热反应进行得最彻底，可以合成单相的Bi1.5ZnNb1.5O7纳米粉体。

熔盐法制备Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷

以Bi2O3，ZnO和Nb3O5为原料，KCl为熔盐，采用熔盐法和传统无压烧结工艺合成了单相B1.5ZnNb1.5O7陶瓷。XRD和SEM分析表明，在950～1000℃合成了单相Bi1.5ZnNb1.5O7粉体。研究了不同工艺条件对Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷烧结特性、相组成、微观组织和介电性能的影响。随温度的升高，介电常数先增大后减小，介电损耗变化与之相反。在1050℃烧结2h后Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷介电性能最佳：εr≈155（1MHz），tanδ≈3．1×10^-1。

钡掺杂对Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷结构和介电性能的影响

采用固相烧结法制备了Bi1.5-xBaxZnNb1.5O7(x=0.05,0.10,0.15,0.20,物质的量比)陶瓷,研究了钡掺杂量x对陶瓷烧结性能、结构和介电性能的影响。结果表明:掺杂钡后陶瓷的烧结温度从1 050℃降至960℃,其物相均为单一焦绿石相,且其衍射峰随钡掺杂量的增加向小角度方向偏移;陶瓷的介电常数和介电损耗随钡掺杂量的增加而增大;不同频率下,不同钡掺杂量陶瓷在低温区域均出现介电弛豫现象;介电弛豫峰随钡掺杂量的增加逐渐宽化和平坦化,且向高温方向移动;随着钡掺杂量的增加,陶瓷的弛豫程度先减小后增大,弛豫激活能和温度系数先增大后减小。

沉积氧压对Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7薄膜的结构和介电特性的影响

采用固相反应法合成具有焦绿石立方结构的Bi1.5ZnNb1.5O7(BZN)陶瓷靶材,采用脉冲激光沉积法在Pt/SiO2/Si(100)基片上制备立方BZN薄膜。研究了沉积氧压的变化对薄膜的结晶性能,微观形貌以及介电性能的影响。结果表明:沉积的BZN薄膜都呈现出立方焦绿石单相结构,但是薄膜的取向随氧压变化而变化。当沉积氧压为10 Pa时,薄膜的(222)晶面拥有最强的择优取向。随着氧压的升高,BZN薄膜的介电常数明显降低。在10 Pa氧压下沉积的BZN薄膜展示出介电可调特性为5%(500 kV/cm)。

脉冲激光沉积法制备立方焦绿石结构的Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7薄膜

采用固相反应法合成具有焦绿石立方结构的Bi1.5ZnNb1.507（BZN）陶瓷靶材，采用脉冲激光沉积法在Pt／SiO2／si（100）基片制备立方BZN薄膜。研究了随衬底温度的变化，薄膜的结晶性能，微观形貌以及介电性能的差异。结果表明当衬底温度在550-650℃时，薄膜具有纯的立方BZN结构，并且在600℃时薄膜的晶粒发育比较完整，此时薄膜具有较高的介电常数和较低的损耗。

熔盐法制备Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7陶瓷粉体

以Bi2O3,ZnO和Nb2O5为原料,KCl为熔盐,用熔盐法合成了单相Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷粉体。XRD和SEM分析表明,在950～1000℃,合成了单相Bi1.5ZnNb1.5O7粉体,粉体呈颗粒状,尺寸约2～5μm。研究了合成温度、熔盐含量和保温时间对粉体颗粒形貌和尺寸的影响。结果表明,合成温度对Bi1.5ZnNb1.5O7粉体形貌和尺寸影响较大,熔盐含量和保温时间对其形貌和尺寸的影响相对较小。

钠掺杂对Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7陶瓷结构和介电弛豫的影响

采用二次固相反应法制备Bi_(1.5-x)Na_xZnNb_(1.5)O_7(BNZN,0 <x≤0. 4)陶瓷,研究Na离子掺杂对Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7系介质材料烧结特性、相结构和介电性能的影响。结果表明,当Na替代量x≤0. 3时,样品的相结构无其他杂相,当x=0. 4时,部分衍射峰消失可能是由多面体的形状改变所引起的;在1 MHz下,介电常数随钠掺杂量增加而逐渐减小,介电损耗随钠掺杂量增加而逐渐增大;在-195～150℃范围内,介电常数存在明显的介电弛豫现象,低温介电弛豫峰的峰形逐渐尖锐化,在1 MHz下的峰值温度依次为:-100. 9℃、-109. 3℃、-116. 2℃、-117. 5℃。

Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7栅绝缘层的SiO2修饰对ZnO-TFTs性能的影响

具有高介电常数的栅绝缘层材料存在某种极化及耦合作用,使得ZnO-TFTs具有高的界面费米能级钉扎效应、大的电容耦合效应和低的载流子迁移率.为了解决这些问题,本文提出了一种使用SiO 2 修饰的Bi 1.5 Zn 1.0 Nb 1.5 O 7 作为栅绝缘层的ZnO-TFTs结构,分析了SiO 2 修饰对栅绝缘层和ZnO-TFTs性能的影响.结果表明,使用SiO 2 修饰后,栅绝缘层和ZnO-TFTs的性能得到显著提高,使得ZnO-TFTs在下一代显示领域中具有非常广泛的应用前景.栅绝缘层的漏电流密度从4.5×10^-5 A/cm^2 降低到7.7×10^-7 A/cm^2 ,粗糙度从4.52nm降低到3.74nm,ZnO-TFTs的亚阈值摆幅从10V/dec降低到2.81V/dec,界面态密度从8×10^13 cm^-2 降低到9×10 12 cm^-2 ,迁移率从0.001cm^2 /(V·s)升高到0.159cm^2 /(V·s).

掺杂氧位Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7陶瓷结晶化学与介电性能

用F-替代氧离子O2-,采用固相反应法制备Bi1.5-xCaxZnNb1.5O7(0.00≤x≤0.30,简称C-x)、Bi1.5-x CaxZnNb1.5O7-yFy(0.00≤x≤0.20,简称CF-x)陶瓷样品,研究F-添加的缺陷补偿形式、替代位置,以及对Ca2+掺杂的Bi1.5ZnNb1.5O7(简称α-BZN)陶瓷的相结构、结晶化学和介电性能的影响。结果表明:F-的引入降低了Ca2+在α-BZN陶瓷的固溶度,替代八面体BO6的氧位;在等量Ca2+掺杂的情况下,引入F-进入体系后,样品的介电常数减小,介电损耗下降,这与F-引入α-BZN陶瓷后,四面体A4O'键价和比Ca2+单独掺杂时高一致;F-替代导致介电峰值温度均向高温移动,这可能与F-的添加导致激活能增加有关。

SPS制备纳米晶Bi_(0.75)Er_(0.25)O_(1.5)固体电解质

以分析纯Bi2O3和Er2O3为原料,采用反向滴定共沉淀法合成Bi和Er的氢氧化物前驱体,并对共沉淀的pH值条件进行了分析。将该前驱体在500℃焙烧3h后得到Bi0.75Er0.25O1.5的纳米粉体,高温XRD结果表明该粉体主要为β相,谢乐公式计算平均晶粒尺寸为10nm,并且随温度升高在650℃转变为δ相。通过热力学计算,确定了SPS下烧结Bi0.75Er0.25O1.5陶瓷适宜的温度和氧分压条件,最后在测试温度为500℃保温1min得到了相对密度达到96%的δ相纳米晶的Bi0.75Er0.25O1.5陶瓷,平均晶粒尺寸为18nm。

Bi_(1．5)ZnNb_(1．5)O_7纳米粉体的水热合成与表征

以分析纯的Bi(NO_3)_3·5H_2O,ZnO和Nb_2O_5为初始原料,KOH为矿化剂,采用水热法合成立方焦绿石结构的Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7纳米粉体。通过XRD分析其物相组成,TEM分析其形貌和尺寸,Scherrer公式计算其晶粒的大小。结果表明,在KOH浓度为1.8mol/L,温度为180～220℃反应6～48h,可以合成立方焦绿石结构的Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7纳米粉体,粉体颗粒尺寸约30～50nm,形貌呈较为规则的颗粒状。合成温度和反应时间对合成粉体的物相和粒径都有一定的影响,并讨论了水热法合成Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7纳米粉体的机理。

LiMn2O4与Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3/Li7La3Zr2O12的复合正极材料制备及性能研究

正极材料在锂离子电池服役过程中的电化学稳定性是目前研究的热点之一,研究锰酸锂复合正极材料,探索改善正极材料电化学稳定性的工艺与方法。采用高温固相法制备LiMn2O4和NISICON结构的Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3、石榴石结构的Li7La3Zr2O12,将LiMn2O4和Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3/Li7La3Zr2O12以9∶1的比例混合制备复合正极材料。利用X射线衍射仪分析其物理性能,组装成扣式电池,通过恒流充放电测试、循环伏安测试、阻抗测试等进行电化学性能分析。结果表明,LiMn2O4/Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3复合正极材料和LiMn2O4/Li7La3Zr2O12复合正极材料依然为尖晶石结构,材料结晶度良好。其中,LiMn2O4/Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3复合正极材料衍射峰相对尖锐,峰强较大。充放电测试表明,LiMn2O4/Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3复合正极材料的放电比容量比LiMn2O4/Li7La3Zr2O12复合正极材料的放电比容量高,化学反应的可逆性更佳。所以,LiMn2O4/Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3复合正极材料的性能优于LiMn2O4/Li7La3Zr2O12复合正极材料。

氧分压对PLD法生长Bi:YIG薄膜结构性能的影响

钇铁石榴石(YIG)磁光纳米薄膜由于其独特的磁光性能,在光隔离器方面有很广泛的应用前景.鉴于YIG在使用中磁光性能较弱的局限性,采用脉冲激光淀积PLD法,在硅基底上单步淀积生长了Bi掺杂的Bi1.5Y1.5Fe5O12纳米磁光薄膜,从而可以改善YIG在磁光性能方面的不足.生长过程中,通过控制恒定温度300℃,氧分压分别设定为10mTorr,40mTorr,100mTorr下对淀积薄膜的物相结构进行了表征,发现氧分压太高时,生不成石榴石相;对低氧分压下生成的石榴石相结构的晶格常数和晶粒尺寸进行了对比,发现生长的晶体质量有明显的研究意义.

锑掺杂替代铌对α-BZN陶瓷结构和介电性能的影响

研究了Sb3+掺杂替代B位的Nb5+对Bi1.5ZnNb1.5-xSbxO7系介质材料烧结特性、结构和介电性能的影响。研究结果表明,低熔点锑掺杂能略降低烧结温度至960℃,当锑替代量x≤0.2时,衍射峰向低角度方向移动,样品的相结构与基体α-BZN保持一致;在1 MHz下,介电常数随锑掺杂量而逐渐减小,介电损耗随锑掺杂量而略增大;在-195~150℃,介电常数在低温区存在明显的介电弛豫现象,介电弛豫程度先减小后增大,常温区的温度系数随锑掺杂量增加呈逐渐减小。

Li_2O-B_2O_3-SiO_2玻璃掺杂对BZN陶瓷介电性能的影响

采用传统的固相反应法制备了Li2O-B2O3-Si O2(LBS)玻璃掺杂的(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)陶瓷,研究了LBS作为烧结助剂对BNZ陶瓷的烧结特性、晶相组成、微观结构以及介电性能的影响。结果表明,添加少量LBS玻璃后的陶瓷试样中没有出现第二相,主晶相仍为立方焦绿石结构。烧结助剂能有效降低BZN陶瓷的烧结温度,当LBS质量分数为0.6%时,陶瓷试样的烧结温度降到900℃,制备的试样具有良好的介电性能:相对介电常数为159,介质损耗为8×10–4(1 MHz)。