B位稀土Y^(3+)掺杂增强BNBST弛豫铁电陶瓷的介温稳定性与储能特性研究

采用固相法制备了(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.65)(Ba_(0.3)Sr_(0.7))_(0.35)Ti_(1-x)Y_(x)O_(3)(缩写为BNBSTY_(100x),x=0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10)陶瓷,系统研究了B位稀土Y3+掺杂对BNBST陶瓷的相结构、微观结构、介电性能及储能特性的影响。结果表明:当Y^(3+)掺杂量较少时(x≤0.04),陶瓷呈现单一的赝立方钙钛矿结构;当Y^(3+)掺杂量较大时(x≥0.06),出现了第二相Y_(2)Ti_(2)O_(7)。Y^(3+)掺杂后,陶瓷晶粒逐渐细化且致密度及均匀性良好,陶瓷的介电峰逐渐被抑制并拓宽展平,介温稳定性获得改善,提高了高温条件下的阻抗值。同时,陶瓷的P-E电滞回线显著变细,所制备的BNBSTY_(6)陶瓷在100 kV·cm^(-1)的低电场下实现了高的有效储能密度(Wrec=1.27 J·cm^(-3))和储能效率(η=89%),并具备良好的温度、频率稳定性和抗疲劳循环特性,可作为陶瓷电容器候选材料在较宽温度范围内使用。

Y^(3+)掺杂BST/ZrO_2复合薄膜的制备及介电性能研究

运用溶胶-凝胶法在Si/SiO_2/Ti/Pt基底上制备了掺杂不同量的Y^(3+)的单层Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3(BST)薄膜和并联结构的BST/ZrO_2复合薄膜。研究发现:当BST溶胶中掺入了适量的Y^(3+)后,制备的单层BST的表面形貌得到改善,介电性能提高;掺杂的Y^(3+)为1mol%时单层BST薄膜介电性能最佳,介电常数为400.53;介电损耗为0.0125。BST/ZrO_2复合薄膜的电容值相对于单层BST薄膜得到明显提高,当烧结温度为750℃时,BST/ZrO_2复合薄膜综合介电性能最佳,介电常数790.12;介电损耗达到0.051。

BST铁电薄膜的制备及其性能的研究进展

Ba1-xSrxTiO3铁电薄膜具有优良的介电性、铁电性、热释电性，得到了广泛的研究，近年来取得了很多进展。简介了BST材料的结构，并综述了BST薄膜的制备方法及BST薄膜的性能测试和影响铁电性能的几个因素。

Li_(2) CO_(3)掺杂BST的制备及复合薄片的能量收集研究

将水基流延技术与低温烧结陶瓷技术相结合,用于BST挠曲电陶瓷的研制和能量的收集。为了降低BST的烧结温度,在BST水基流延浆料中添加了质量分数1%~4%的Li_(2) CO_(3),将浆料流延成薄片后进行烧结。研究了Li_(2) CO_(3)掺杂量对烧结温度的影响以及BST薄片厚度对材料电性能的影响。实验结果表明,适量的Li_(2) CO_(3)掺杂能够将BST的烧结温度降低约250℃。在烧结后的薄片两面涂上银电极和适当厚度的PDMS,得到“三明治结构”的BST复合薄片,用于介电、挠曲电测试和能量收集实验。当Li_(2) CO_(3)掺杂量为质量分数2%时,300μm厚的BST复合薄片在1100℃烧结后介电性能最优,其介电常数为3200,介质损耗为0.05。而200μm厚的复合薄片表现出最高的横向挠曲电系数,达到0.24μC/m。此外,40μm厚的复合薄片表现出最好的电流输出能力,达到1.2 nA。

快速退火对Pt/BST/Pt电容器结构和性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Pt/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,对Pt/BST/Pt电容器在空气中进行400℃快速退火(RTA)处理,研究了快速退火对Pt/BST/Pt电容器的结构和性能的影响。结果表明:快速退火虽然对BST薄膜的结晶质量影响较小,但却极大改善了Pt/BST/Pt电容器的电学性能。当测试频率为100kHz、直流偏压为0V时,介电损耗从快速退火前的0.07减小到0.03,介电常数和调谐率略有增加。快速退火后负向漏电流过大现象得到了明显抑制,正负向漏电流趋于对称,在300×103V/cm电场强度下,漏电流密度为4.83×10–5A/cm2。

低介电损耗高耐压强度BST介电陶瓷的研究

为了提高钛酸钡基陶瓷的击穿强度及降低介电损耗,用传统粉末冶金法制备了BaxSr1-xTiO3陶瓷（x=1,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1）。X射线衍射（XRD）分析结果表明,随着x的增加,BaxSr1-xTiO3陶瓷的晶胞体积增大。且在室温条件下（约25℃）,当x=1-0.7时其晶体结构为四方相结构,当x=0-0.6时,为立方结构。材料的介电常数及介电损耗随着x的增大而增大;而其频率稳定性则随着x的增大而减小。在Ba0.2S0.8TiO3粉体中以机械混合的方式添加ZnO后,随着ZnO添加量的增加,陶瓷的介电常数、击穿强度都随着增大,而介电损耗则减小,当ZnO的加入量为1.6%（质量分数）时,材料的介电常数和击穿强度达到最大值,而介电损耗最小。

Mn掺杂BST薄膜的制备与表征

采用醋酸水溶液体系溶胶 -凝胶法制备了未掺杂和掺 Mn( )钛酸锶钡 (BST)薄膜。用这种方法 ,可在BST体系中容易地加入任何浓度的金属离子 ,并可在室温下长期保存。根据 X-射线衍射图 (XRD)和表面形貌 ,薄膜的晶化温度取为 6 5 0～ 75 0°C。根据掺 Mn BST的 Mn2 p3/2 X-射线光电子能谱 (XPS)图中 Mn2 p3/2 的峰位置 ,显示出薄膜中 Mn的价态与加入的 Mn( )离子价态相同。根据结合能的峰移 ,可以得到掺 Mn BST的费密能级降低0 .7e V。 I- V特性和介电特性测试表明 ,掺 Mn( ) BST的漏电流明显降低 ,相对的介电常数增加 ,损耗角正切降低0 .0 1。根据漏电性质、介电常数和损耗的关系 ,2 % (摩尔分数 )的 Mn掺杂的 BST薄膜适合于低频小信号 (2 V以下 ,约 5 0 0 k Hz)应用 ,而高浓度的 Mn掺杂适合于大信号较高频率 (1MHz以上 )应用。

钛酸锶钡(BST)铁电移相器材料的研究现状

钛酸锶钡(BST)材料被普遍认为是最有前途的铁电移相器材料。BST作为铁电移相器材料的研究已有多年,到目前为止取得了不少突破性的进展。综述了国内外研究人员在BST体材、厚膜以及薄膜方面所做的工作及获得的一些成果。

一种DNA扩增的新技术:利用热稳定的Bst DNA聚合酶驱动跨越式滚环等温扩增反应

Bst DNA聚合酶具有热稳定性、链置换活性及聚合酶活性,在体外DNA等温扩增反应中起重要作用.本文利用Bst DNA聚合酶的5'→3'聚合酶、核苷酸(末端)转移酶及链置换酶活性发展了一种新的体外环式DNA扩增技术跨越式滚环等温扩增(saltatory rolling circle amplification,SRCA).在SRCA反应中,Bst DNA聚合酶以上游引物P1为模板合成其互补链RcP1,并和P1形成双链DNA;之后,Bst DNA聚合酶用其核苷酸转移酶活性在其P1的3'末端沿5'→3'方向随机掺入脱氧核糖核苷酸聚合形成寡聚核苷酸(dNMP)m序列,即DNA的合成反应跨越了RcP1与下游引物P2之间的缺口;然后,以下游引物P2为模板形成互补序列(RcP2);接着,Bst DNA聚合酶继续将脱氧核糖核苷酸随机添加到RcP2的3'末端,形成(dNMP)n序列.继而,Bst DNA聚合酶以RcP1为模板,继续催化聚合反应合成互补新链,并通过其链置换酶活性替换P1;如此往复,形成[P1-(dNMP)m-RcP2-(dNMP)n-…]序列.本文通过电泳、酶切、测序等方法对扩增产物进行分析,演绎出上述扩增过程,并就工作原理进行了讨论.该反应可能对开发等温扩增技术检测微生物有一定助益,也为解释环介导等温扩增技术中假阳性反应和滚环等温扩增反应中的背景信号提供了线索.

钛酸锶钡(BST)薄膜的制备与应用研究进展

介绍了钛酸锶钡(BST)薄膜的四种制备方法(脉冲激光沉积、磁控溅射、溶胶–凝胶、金属有机化学气相沉积)及BST薄膜在介质移相器、动态随机存储器、热释电红外探测器、H2探测器中的应用等方面的研究进展。提出了需进一步开展的研究课题如:晶粒晶界控制、界面控制、漏电导机制、疲劳机制、非线性效应及大面积高质量薄膜的制备技术等。

BST薄膜的膜厚与铁电性能关系研究

采用射频磁控溅射法制备了Ba.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了不同膜厚的BST薄膜的介电偏压特性曲线和电滞回线。结果表明,当膜厚从250nm增加到650nm时,BST薄膜的εr、εr的电压变化率和最大极化强度分别从195,9%,4.7×10–6C/cm2逐渐增加到1543,19%,30×10–6C/cm2,而矫顽场强随膜厚的变化较复杂。进一步分析发现,膜厚通过影响矫顽场强和最大极化强度进而影响铁电薄膜的电压非线性。

BST和BZT系列固溶体的均相沉淀法合成及表征

采用均相沉淀法,在低温(90℃)、低pH值(8-9)、短时间(3-3.5 h)条件下成功地合成了系列Ba1-xSrxTiO3(BST) 和BaZrxTi1-xO3(BZT)固溶体.通过XRD、化学分析法、SEM和AFM等手段表征了固溶体的结构、组成和形貌.结果表明:BST,BZT的晶胞常数随组成呈线性关系,符合Vegard定律,该系列固溶体为完全互溶固溶体,且目标产物组成精确,颗粒为球形,分布均匀.初步讨论了复合矿化剂的均相化作用及羟基释放作用、分散剂对BST,BZT晶粒的聚集生长及分散机理.

BST薄膜的微结构研究

采用射频磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜.利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)分别研究了BST薄膜的成分、晶体结构.用优化的成膜工艺制备出成分与靶材基本一致,具有钙钛矿结构的BST多晶薄膜.利用扫描力显微镜中的压电模式(PFM)观察到了BST薄膜中的a畴和c畴,初步确定在BST薄膜中多畴转变为单畴的临界尺寸为28～33 nm.

基于BST微悬臂梁横向挠曲电系数的测定

挠曲电材料具有高力电耦合系数、尺度效应及对环境温度无特定要求等特点,有望用于传感器、作动器及结构健康监测等领域。基于钛酸锶钡(BST)微悬臂梁结构,实验分析了横向挠曲电系数对驱动频率的依赖关系,并讨论了尺度效应。利用压电微驱动器的低频激振,获得了横向挠曲电系数。结果表明,作为传感器,挠曲电材料在传感方面呈现出明显的尺度效应,当梁的厚度减小到微纳米尺度时,其传感特性将优于压电材料。

Sol-Gel方法制备BST粉体的化学机理和晶化过程研究

以钛酸丁酯、醋酸钡、醋酸锶为原料,乙二醇甲醚为溶剂,采用溶胶凝胶法按Ba∶Sr=0.65∶0.35的组分要求制备了(BaxSr1-x)TiO3粉体.应用FT—IR、X射线、DTA/TGA等分析手段,研究了Sol-Gel方法制备BST粉体过程中的物理化学过程及其晶化行为.实验结果表明:在BST凝胶中,COO—部分进入了凝胶的空间网络结构,起到一种中间连接体的作用;粉体在750℃时,完全晶化.

BST薄膜的研究现状与发展趋势

综述了(Ba_(1-x)Sr_x)TiO_3(BST)薄膜材料的研究现状,包括薄膜的制备技术、电极材料的选择、组分与掺杂对电学及介电性能的影响,分析了与薄膜相关的缺陷和可靠性现象,并对未来可能的进展作了简单的描述。

BST超细粉体的水热法形成机理及工艺控制

采用水热法制备了不同组成的BaxSr1-xTiO3(BST)超细粉体.利用DTA/TGA、XRD、TEM等技术分析了水热反应转变机理和BST相结构转变及微观形貌情况.研究了制备纳米BST粉体的各种影响因素.结果表明:获得的BST粉体颗粒度较细,钙钛矿结构通过络合物中间相和TiO2扩散形成,粒径为20～40 nm,其最佳的工艺参数为温度在190～240℃,r(Ba/Ti)=3、r(Sr/Ti)=1/4或者r(Ba/Ti)＝1/3、r(Sr/Ti)＝4/5,KOH浓度为1.5～2 mol/L.

改进sol-gel技术BST薄膜的制备及性能研究

为了制备高性能BST薄膜,采用改进的溶胶 凝胶(sol gel)方法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了不同结构、不同组成的BST薄膜;研究了BST薄膜的微观结构及其介电、铁电性能。XRD分析表明,当热处理温度为750℃时,得到完整钙钛矿结构的薄膜材料。SEM电镜显示,含种子层的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ3种不同类型的BST薄膜的结晶状况有很大改善。得到的BST20薄膜的介电峰温区覆盖常温段,介电常数为405,介电损耗为0.011,剩余极化强度为Pr=2.3μC·cm-2,矫顽场为Ec=45kV/cm。

溶胶-凝胶法制备BST铁电薄膜及性能研究

研究了一种以水为溶剂的 (Ba0 .5 Sr0 .5 ) Ti O3(即 BST)液体源溶液 ,用 Sol- Gel技术制备出 BST薄膜 .性能测试结果表明 ,厚度为 16 0 nm70 0℃保温 1h的 (Ba0 .5 Sr0 .5 ) Ti O3薄膜具有较好的结构、介电性能和漏电流性能 :在室温下 ,其为纯立方钙钛矿相 ,介电常数为 2 2 5 ,介电损耗为 0 .0 44 ,漏电流密度为 8.0× 10 - 8A/ cm2 .进一步研究发现 ,随着烧结温度的升高 ,漏电流降低 。

BST薄膜的Sol-Gel法制备及其电学性能的研究

应用溶胶 -凝胶 (Sol- Gel)工艺制备了组分为 r(Ba∶ Sr) =0 .6 5∶ 0 .35的 BST薄膜 ,研究了 BST薄膜的显微结构、介电特性和漏电流特性 ,实验结果表明 :BST薄膜经 6 5 0°C热处理后 ,已形成完整的立方钙钛矿结构 ,薄膜经 90 0°C热处理后 ,其表面光滑、致密、无裂纹、无针孔 ,圆球形的小颗粒均匀分布。当偏置电压为 0时 ,BST薄膜的介电常数和损耗因子分别为 5 4 2和 0 .0 35。漏电流特性分析结果表明 :采用 Ru O2 作为底电极 ,在 1.5 V的偏压下 BST薄膜的漏电流密度为 0 .5 2 μΑ/cm2 ,该值比 Pt/Ru O2 混合底电极上制备的 BST薄膜的漏电流密度 (72 n A/cm2 )大 1个数量级 ,因此 ,Pt/Ru O2 混合底电极既克服了 Ru O2 底电极漏电流大的缺点 ,又解决了 Pt底电极难以刻蚀的困难 。