硅硼玻璃相对Bi_(3.15)La_(0.75)Ti_3O_(12)铁电薄膜性能的影响

采用加入硅硼玻璃相的溶胶-凝胶(Sol-Gol)技术,以无机物为原料,在低温下成功制备了Pt/Ti/Si O2/Si衬底上Bi3.15La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜。XRD、AFM分析及电学性能的测试结果表明,600～650℃退火处理的加入硅硼玻璃相BLT铁电薄膜具有单一的层状钙钛矿结构;薄膜表面平整无裂纹、致密,薄膜为多晶生长;其剩余极化强度(2Pr)为27.09μC/cm2,矫顽场Ec约为53.1 kV/cm;室温下,在测试频率为1 MHz,经1.0×1011极化反转后,剩余极化值下降约10%,具有良好的抗疲劳特性;薄膜的漏电流密度低于9×10-10A/cm2。玻璃相提高了薄膜的致密度和抗疲劳特性,降低了薄膜的漏电流密度,对剩余极化强度影响有限。

高居里点(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+xBi_4Ti_3O_(12)系统陶瓷微观结构及温度特性的研究

采用传统陶瓷制备工艺制备(1-x)Ba0.998La0.002TiO3+xBi4Ti3O12(0≤x≤0.01)系统陶瓷。对在还原气氛(氮气)中烧成的陶瓷样品在一定温度下进行再氧化处理。研究了不同Bi4Ti3O12掺杂浓度以及再氧化过程对BaTiO3微观结构、介电性能及居里温度Tc的影响。结果表明:掺杂Bi4Ti3O12后,BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸明显减小;Bi4Ti3O12具有提高陶瓷居里点温度的作用,当x=1.0时,居里温度提高到Tc=150℃。随着BIT加入量的增加,电子与缺位混合补偿,晶格中将产生金属离子缺位,以补偿多余电子,因此随着BIT掺入量的增加,电阻率逐渐增大。

金属有机分解法制备Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜

采用金属有机分解法(MOD)在Si(100)衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)薄膜。用X-射线衍射技术研究了BLT薄膜的结构和结晶性。用原子力显微镜分析了BLT薄膜的表面形貌。同时还研究了薄膜的介电和存储性能。

MOD法制备Bi_(4-x)La_xTi_3O_(12)铁电薄膜及其谱图分析

采用有机金属沉积法(MOD)制备了Bi4Ti3O12(BIT)和Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)前驱体溶液,分别在单晶硅基片上制备了BIT和BLT铁电薄膜。前驱体溶液的干凝胶粉体和铁电薄膜分别用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和环境扫描电镜(ESEM)进行了表征。结果表明600℃时晶粒实现了由焦绿石相向类钙钛矿相结构的完全转变;温度升高,晶粒尺寸增大,薄膜结晶效果得到改善;引入镧使Ti—O和Bi—O键吸收峰位置向低波数频移,高温时频移率较大;500℃热处理时,干凝胶中乙二醇甲醚、乙酰丙酮完全分解,温度超过600℃后,残留的水及硝酸根离子挥发或分解。

Sol-gel法制备Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜的性能研究

用sol-gel法成功制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜,XRD结果表明制备的BNT薄膜具有(117)和(00l)的混合取向,FE-SEM显示薄膜表面光滑致密,颗粒均匀。剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为29.5μC/cm2和100kV/cm,经过109次循环后几乎无疲劳。

Sol-Gel法制备Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜,发现制备的薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构,且表面平整致密。对Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜的电学性能进行了研究。结果表明,室温下,在测试频率1 MHz时,其介电常数为213,介电损耗为0.085;在测试电压为350 kV/cm,其剩余极化值、矫顽场强分别为39.1μC/cm21、60.5 kV/cm;表现出良好的抗疲劳特性和绝缘性能。

TiO_2种子层对Bi_(3．15)Nd_(0．85)Ti_3O_(12)铁电薄膜的结晶取向和铁电性能的影响

用sol-gel法分别制备了直接沉积在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上和加入了TiO_2种子层的Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12) (BNT)铁电薄膜,研究了种子层对BNT薄膜结构和电学性能的影响.XRD结果表明直接沉积在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上的BNT薄膜具有(117)和(001)的混合取向,而加入TiO_2种子层之后薄膜的最强峰为(200)取向;FE-SEM显示具有TiO_2种子层的BNT薄膜,其表面主要是由具有非c轴取向的晶粒组成且更为致密;直接沉积的BNT薄膜和具有TiO_2种子层的BNT薄膜的剩余极化P_r值分别为26和43.6μC/cm^2,矫顽场强E_c分别为91和80.5kV/cm;疲劳测试表明两种薄膜均具有良好的抗疲劳特性,TiO_2种子层的引入并没有降低BNT薄膜的疲劳特性;两种薄膜的漏电流密度均在10^(-6)～10^(-5)A/cm^2之间.

Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)纳米管阵列的制备与微结构表征

采用溶胶凝胶法,在孔径为200nm的阳极氧化铝模板中制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12纳米管阵列。通过XRD、SEM、TEM、HRTEM、SAED和Raman光谱测试手段对纳米管阵列的物相、微结构和声子振动特性进行了表征。研究表明,所合成BNdT纳米管为钙钛矿相多晶结构,纳米管外径约为200nm,管壁厚约10nm,管径和长度与所用AAO模板尺寸一致。Raman光谱分析表明,Nd离子取代了类钙钛矿层中A位的Bi离子。

不同择优取向Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜的铁电性质

采用化学溶液沉积法在p-Si(100)衬底上制备了LaNiO3(LNO)下电极和Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜,分别用X-射线衍射、原子力显微镜、扫描电镜和铁电测试仪对样品的微结构和铁电性质进行了系统分析。结果表明,低热解温度下制备的LNO薄膜具有(110)择优取向、小的颗粒尺寸和大的电阻率;而高热解温度下制备的LNO薄膜具有(100)择优取向、大的颗粒尺寸和小的电阻率。与以往报道不同,c轴择优取向度大的BLT薄膜显现出更大的剩余极化强度和更小的漏电流,具有更优越的铁电性质。

掺钕钛酸铋纳米结构的水热合成研究

以Bi(NO3)3.5H2O,Nd(NO3)3.6H2O和Ti(OC4H9)4为原料,NaOH为矿化剂,采用水热法合成铋层状钙钛矿掺钕钛酸铋(Bi3.15Nd0.85Ti3O12,BNdT)纳米结构.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征产物的晶相和形貌.研究反应温度、矿化剂浓度和反应时间对水热合成BNdT纳米结构的影响.结果表明,在适当的水热反应条件下能有效合成BNdT纳米结构,在反应温度为150℃、175℃、200℃和220℃时分别形成球状、球状与片状共存、棒状和片状产物.

Ag/Bi3.25La0.75Ti3O12/Bi4Ti3O12/Si结构铁电薄膜制备及其铁电性能的研究

利用溶胶-凝胶(sol-gel)方法,在硅基底上制备了Bi3.25La0.75Ti3O12/Bi4Ti3O12/Si铁电薄膜,其中Bi4Ti3O12作为缓冲层.用XRD方法分析了该结构铁电薄膜的物相结构;用扫描电镜对薄膜样品进行表面形貌观察;并且对该结构的铁电性能进行了研究.

Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)纳米结构的制备与XPS研究

采用水热法在低温合成了铋层状钙钛矿结构Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)纳米材料,利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征产物的晶相和形貌,研究了反应温度和聚乙烯醇(PVA)对水热合成BNdT纳米结构的影响,运用X-射线光电子能谱(XPS)对BNdT纳米结构的化学组分和元素价态进行了表征。结果表明,反应温度和PVA对水热合成BNdT纳米结构的形貌有较大影响;XPS研究显示BNdT纳米结构的表面存在氧空位和轻微的Bi过量。

层状钙钛矿型Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜在LaNiO_3/Si上取向生长的TEM研究

用溶胶-凝胶工艺在披覆了LaNiO3底电极的(100)Si衬底上制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电薄膜。X射线衍射结果显示,LaNiO3层呈(110)择优取向,BNdT薄膜呈c轴和a/b轴混合择优取向。透射电镜观察表明,LaNiO3电极层和BNdT薄膜厚度分别约为180nm和320nm。BNdT薄膜分为上下两层,厚约100nm的底层以薄片状c轴择优取向晶粒为主,在顶层许多柱状晶粒为a/b轴择优取向。讨论了BNdT薄膜在(110)LaNiO3电极上的择优取向生长机制。

Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)纳米管阵列的制备与微结构表征

采用溶胶-凝胶法,在孔径为100 nm的阳极氧化铝模板中制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)纳米管阵列.通过XRD、SEM、TEM、HRTEM、SAED和Raman光谱测试手段对纳米管阵列的物相、微结构和声子振动特性进行了表征.研究表明,所合成BNdT纳米管为钙钛矿相多晶结构,纳米管外径约为100 nm,管壁厚约10 nm,长度达几个微米.Raman光谱分析表明,Nd离子部分取代了类钙钛矿层中A位的Bi离子.

Bi3.2La0.8Ti3O12铁电薄膜在不同退火条件下的取向研究

应用金属有机溶液沉积法在p-Si（100）基片上成功地制备了抗疲劳B也Bi3.2La0.8Ti3O12铁电薄膜。应用XRD分析研究了薄膜在各种工艺条件下的形成和取向。实验结果表明在400℃预处理10min后增大700℃退火时间可以显著增大薄膜的（200）取向，与先驱体溶液的柠檬酸含量无关。高柠檬酸含量增大薄膜的厚度并有助于未预处理薄膜的c-取向。

微波诱发溶胶-凝胶自燃烧法一步合成单相Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)纳米粉体

将溶胶-凝胶法与微波自然烧法相结合,利用微波诱发自燃烧技术一步合成了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)纳米粉体。根据相关络合反应及其反应平衡常数所进行的理论计算,确定了前驱体溶液的最佳pH值和柠檬酸(CA)/金属离子(M)的物质的量比。分别利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对前驱体及合成的纳米粉体进行了表征,结果表明,微波诱发溶胶-凝胶自燃烧法能一步合成具有层状钙钛矿结构的单相BLT纳米粉体。当pH=6、n(CA)/n(M)=2.5以及氧化度Q=80%时,合成的单相BLT纳米粉体的平均晶粒尺寸约为30nm。

Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)纳米片的水热合成及表征

以硝酸铋、硫酸钛和硝酸镧为原料,氢氧化钠为矿化剂,采用水热法制备了镧掺杂的钛酸铋片状纳米材料,研究了水热温度和水热时间对其结构的影响。采用XRD和SEM对产品的物相和结构进行了表征。结果表明:以硫酸钛作为无机钛源,在较低的水热温度(200℃)、水热时间为6 h时可以制备出花状的B i3.25La0.75Ti3O12纳米片。

V掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)层状结构铁电陶瓷电性能的影响

用高温固相烧结法制备了V5+掺杂的Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)层状结构铁电陶瓷。利用XRD对Bi3.25La0.75Ti3-xVxO12+x/2(BLTV-x)材料结构进行了晶相分析,结果表明所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构。样品的介电常数温度谱显示:V5+掺杂提高了材料的介电常数,x=0.03时介电常数最大,但样品的居里温度并没有发生大的变化。样品的介电损耗谱表明:由于V5+掺入,由氧空位引起的样品介电损耗被极大的压制,在x=0.06时损耗最小。通过对材料的直流电导与温度关系的Arrhenius拟合,分析了样品的导电机理,结果显示V5+的掺杂大大降低了材料中氧空位的浓度,使得陶瓷样品的电性能得到了很好的改善。

在(001)SrRuO3/(001)SrTiO3上外延生长c轴取向Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜的显微结构研究

用脉冲激光沉积在(001)SrRuO3/(001)SrTiO3上外延生长了c轴取向的Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)铁电薄膜。SrRuO3底电极层厚约117nm,BNdT薄膜厚～35nm。X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)观察证实了SrRuO3层和BNdT薄膜的外延生长。通过TEM平面样品观察,在SrRuO3/BNdT界面附近看到了两种衬度处于不同高度的失配位错网,位错线沿<110>走向,其柏格斯矢量沿[110]或[110]方向有分量,在[001]方向上可能没有分量。讨论了位错的形成机制。

在(001)Y-ZrO_2上沿a/b轴取向生长Bi_(3.15)Nd_(0.85)TiO_(12)铁电薄膜

用sol-gel工艺在（001）钇稳定ZrO2（YSZ）单晶衬底上制备了层状钙钛矿型Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNdT）铁电薄膜。X射线衍射结果显示,薄膜沿a/b轴择优取向生长,择优取向度约48%;透射电镜观察到薄膜厚约385 nm,其中晶粒呈柱状生长,晶粒横向尺寸100-200 nm。分析发现,薄膜在结晶过程中快速升温有助于晶粒沿a/b轴取向生成核。