离子束溅射La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)薄膜的XRD和XPS研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和铝酸镧(LaAlO3)上溅射RE0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜,测试了薄膜的XRD、XPS谱、分析了表面微结构及化学状态。实验表明,随着热处理温度的升高,La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜在YSZ和LaAlO3上生长时有取向增强的趋势,并且晶粒度增大,晶格氧减少,氧空位增加,氧输运性能提高。当热处理温度为750℃时薄膜结晶度最好,晶粒度最大,氧输运性能最好。

喷涂条件与热处理对La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)涂层含氧量的影响

采用火焰喷涂与等离子喷涂方法制备了La0.5Sr0.5CoO3-δ涂层,并在1 000℃热处理3 h,用碘滴定法测定了涂层热处理前、后的含氧量,研究了喷涂方法、制备条件及热处理对该阴极涂层含氧量的影响.结果表明:受喷涂过程中高温加热过程的影响,原始涂层存在大量的氧空位,含氧量较低;等离子喷涂层的氧损失量显著高于火焰喷涂层.经热处理后,缺失的氧得到一定程度的回复,涂层含氧量增加.较高的氧空位浓度使喷涂态La0.5Sr0.5CoO3-δ涂层发生晶格畸变,从而使其发生从钙钛矿结构的立方晶向四方晶的转变,而热处理引起的氧回复则可使结构回复至立方晶.

湿化学法制备Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3-La_(0.8)Sr_(0.2)Ga_(0.8)Mg_(0.15)Co_(0.05)O_3复合阴极及其性能表征

用湿化学法制备了Sm0.5Sr0.5CoO3(SSC)-La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3(LSGMC5)中温固体氧化物燃料电池复合阴极,其中SSC用甘氨酸-硝酸盐法合成,LSGMC5用柠檬酸盐法合成.XRD结果表明,甘氨酸-硝酸盐法制备的SSC在焙烧温度大于1223K即表现为单一的钙钛矿结构.随焙烧温度的升高,SSC粉末颗粒增大,导致相应电极与电解质的结合变差.复合电极的性能显著依赖于SSC粉末的焙烧温度,其中含1223K焙烧SSC粉末的电极表现出最小的欧姆电阻以及电极电阻.973K、氧气中、1A·cm-2电流密度下该电极的极化过电位仅为0.077V,远小于固相法合成的电极.

La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的制备及其电学性能

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）和SiO2衬底上溅射＜薄膜，测试了不同工艺制备的La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜样品的XRD谱和电导率。分析了薄膜表面微结构以及电学性能。结果表明：在YSZ衬底上生长的La0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜随着热处理温度的升高取向增强，当薄膜经过750℃热处理后结晶度最好；各样品直流电导率在低温段的Arrhenius曲线近似为直线，表明材料的导电行为符合小极化子导电机制；交流电导率在低频段（＜100kHz）电导率主要是靠晶界导电贡献的，而在高频区（＞100kHz），样品对交流电响应更加明显，电导率主要是靠晶粒导电贡献的。

热处理温度对钙钛矿型复合氧化物La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜晶体内Co-O键长的影响

本文采用离子束溅射法制备了钙钛矿型ABO3复合氧化物La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜,测试了La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜的拉曼光谱,比较并解释热处理温度对LSCO晶体内Co-O键长的影响。同时用Gussian03量子化学软件从头计算了这种晶体的拉曼光谱。实验和计算均表明LSCO的钴氧八面体的振动频率与其钴氧键长度密切相关,并给出了拉曼谱峰的振动频率与钴氧键长度之间的对应关系。

La_(0.5)RE_(0.3)Sr_(0.2)FeO_(3-δ)(RE=Nd、Ce、Sm)体系双稀土阴极材料的制备与电性能

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成了La0.5RE0.3Sr0.2FeO3-δ(RE=Nd、Ce、Sm)系列复合氧化物粉体.用X射线衍射(XRD)和TG-DSC分析了样品钙钛矿物相的形成过程,用Archimedes排水法测量体积密度并计算烧结样品的相对密度,用四端子技术测量电导率.结果显示,掺Nd的样品1200℃烧结2h成为单一立方钙钛矿结构,掺Ce样品有明显的CeO2立方相析出,掺Sm样品主相为钙钛矿结构伴有微弱的杂峰.1250℃烧结2h的La0.5Nd0.3Sr0.2FeO3-δ在600℃时电导率高达100S·cm-1以上,明显高于La0.5Ce0.3Sr0.2FeO3-δ及La0.5Sm0.3Sr0.2FeO3-δ样品的电导率,预示着La0.5Nd0.3Sr0.2FeO3-δ可能是一种良好的中温固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极材料.

Ln0.5Sr0.5CoO3-δ阴极薄膜材料的XRD和XPS研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)衬底和铝酸镧(LaAlO3)衬底上溅射Ln0.5Sr0.5CoO3-δ(Ln=La,Pr,Nd)薄膜。测试了不同工艺制备的Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的XRD谱和XPS谱,研究了不同衬底上Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜微结构及化学状态。结果表明,在YSZ衬底上制备的Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜氧空位浓度相应的高于在LaAlO3衬底上的氧空位浓度,Nd0.5Sr0.5CoO3-δ/YSZ薄膜的氧空位浓度最高,有利于提高氧离子的输运性。

化学共沉淀法低温合成La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3多晶

分别以草酸铵和碳酸氢铵为沉淀剂,用化学共沉淀法制备了La0.5Sr0.5CoO3（LSCO）样品。用XRD分析了物相、结构与晶粒大小,用电阻-温度系统绘制了电阻-温度曲线。结果表明,1150℃烧结,用草酸铵和碳酸氢铵法制备的La0.5Sr0.5CoO3均为单一立方钙钛矿多晶。晶体参数分别为0.384、0.383nm。晶粒垂直于（110）面的尺寸分别为37nm与32.8nm。草酸铵作沉淀剂的烧结温度比碳酸氢铵的低,比固相烧结反应法的低至少150℃。La0.5Sr0.5CoO3均为半导体,有良好的电阻-温度关系,190-280时两种沉淀剂法制备的LSCO的平均激活能分别是30、150eV。

离子束溅射法制备La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜的拉曼光谱分析

采用离子束溅射在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和铝酸镧(LaAlO3)上制备了La0.5Sr0.5CoO3的钙钛矿薄膜。利用拉曼光谱,研究了不同热处理温度和不同衬底对LSCO薄膜材料的晶体结构、分子振动模式和化学键的影响。研究发现La0.5Sr0.5CoO3钙钛矿薄膜的晶体结构随着热处理温度的升高发生明显的相变,由排列无规则态朝着正交晶系结构转变,Co-O键构成的八面体间的相对运动强度逐渐减弱。另外,还发现La0.5Sr0.5CoO3钙钛矿薄膜在衬底氧化锆(YSZ)上的Co-O键振动频率要小于在衬底铝酸镧(LaAlO3)上的振动频率,这与两者的晶格失配程度有关。

溶胶-凝胶法制备纳米La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(0.5)Mn_(0.5)O_(3-δ)薄膜及其阻抗谱性能的研究

以La(NO3)3、Cr(NO3)3.9H2O、Sr(NO3)2、Mn(NO3)2为原料,用柠檬酸络合溶胶-凝胶法制备了La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ凝胶,在700℃下焙烧2 h得到La0.75Sr0.25Cr0.5Mn0.5O3-δ(LSCM)纯相纳米粉,颗粒呈球形,分散性较好,平均粒径在28 nm左右。将上述粉体、乙基纤维素及松油醇按比例混合,经球磨、加乙醇研磨后制备成具有一定粘稠度的LSCM浆料。采用丝网印刷技术在YSZ片上制成不同厚度的LSCM膜,经1400℃煅烧,制备成厚膜型LSCM质NO2传感器。采用交流阻抗谱技术研究了膜层厚度、工作温度对传感器气敏性能的影响。结果表明:在一定温度条件下,传感器电阻与NO2浓度呈良好的线性关系。在600℃下,刷涂了7层LSCM的传感器线性最佳,灵敏度最高。

化学溶液法制备PbZr_(0.5)Ti_(0.5)O_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3铁电多层薄膜的结构和光学性质研究

采用金属有机化学液相沉积法在Si衬底上制备了La0 .5Sr0 .5CoO3(LSCO)导电金属氧化物薄膜 ,采用溶胶 凝胶法在LSCO导电金属氧化物薄膜上沉积了PbZr0 .5Ti0 .5O3(PZT)铁电薄膜 .X 射线测量结果表明在 70 0℃的退火温度下制备的PZT/LSCO铁电多层薄膜呈 (110 )取向的钙钛矿结构 ,谢乐公式估算铁电薄膜的晶粒尺寸为 5 0～ 80nm .原子力显微镜观察结果显示 :薄膜表面平整 ,均方根粗糙度 (RMS)小于 5nm .用拉曼光谱测量表明PZT薄膜呈拉曼活性 .椭圆偏振光谱仪用来表征薄膜在 40 0～ 170 0nm波长范围的光学性质 .用洛仑兹模型来描述PZT和LSCO薄膜的光学性质 .获得PZT和LSCO薄膜的折射率、消光系数等光学常数谱 .

RE_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)/YSZ薄膜的微观组织研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)单晶衬底上生长了RE0.5Sr0.5CoO3-δ(RE=La,Pr,Nd)薄膜。采用X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)测试了RE0.5Sr0.5CoO3-δ(RESCO)薄膜的微结构和表面形貌。结果表明:RE0.5Sr0.5CoO3-δ系列薄膜沿<110>方向择优生长;La0.5Sr0.5CoO3-δ(LSCO)薄膜在550℃热处理后呈现Ostwald生长,具有分散的岛状结构,在热处理温度达到750℃时岛状结构发生靠拢,同时晶粒度增大;Pr0.5Sr0.5CoO3-δ(PSCO)薄膜在750℃热处理后具有长程有序结构,呈现枝晶生长。

La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3多晶靶材的制备研究

为制备出纯度高、单一物相、致密的、符合后期PLD(Pulsed Laser Deposition)镀膜所用要求的LSCO (La0.5Sr0.5CoO3)靶材,对LSCO的制备方法及其过程进行了分析研究.采用半共沉淀法,LSCO前驱物经900 ℃预烧、研磨,可制得纯度高、物相单一的LSCO粉体;用干压方法成型,在不同的温度下对其烧结,通过研究烧结体的XRD图谱、吸水率和密度并结合LSCO粉体的DSC-TG曲线,确定出制备LSCO多晶靶材的最佳烧结温度为1200～1250 ℃,比用固相法制备粉体的靶材烧结温度降低了100～150 ℃.

沉积温度对磁控溅射法制备La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜微结构和导电性能的影响

采用射频磁控溅射法在(001)SrTiO3基片上制备了La0.5Sr0.5CoO3薄膜,研究了沉积温度对La0.5Sr0.5CoO3薄膜微结构和导电性能的影响。结果表明:沉积温度低于400℃时,薄膜以非晶状态存在,未发生外延生长,沉积温度为550℃和650℃时,薄膜在基片上实现了外延生长;随着沉积温度的升高薄膜表面粗糙度呈现规律性的变化;薄膜的电阻率随沉积温度的升高单调下降,650℃沉积薄膜的电阻率最小为1.63μΩ.cm。

La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3晶体微结构振动形态的模拟计算

采用离子束溅射法制备了钙钛矿型复合氧化物La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜,测试了La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜的拉曼光谱,采用Gaussian 03W量子化学软件从头计算了这种晶体的拉曼光谱。实验和计算均表明,钙钛矿晶体LSCO的基本结构单元为钴氧八面体,钴氧八面体的振动频率与其振动模式密切相关;并给出了拉曼谱峰的振动频率与振动方式之间的对应关系;通过改变Co-O键长值,对CoO6八面体振动方式和频率进行计算拟合,研究了热处理温度和衬底对晶胞化学键长度变化的影响。

温度对La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3和Pr_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜载流子浓度的影响

采用离子束溅射法在LaAlO3（110）衬底上制备La0.5Sr0.5CoO3和Pr0.5Sr0.5CoO3钙钛矿薄膜,研究了载流子浓度、迁移率与温度的关系.结果表明：在375~667 K温度范围内,La0.5Sr0.5CoO3和Pr0.5Sr0.5CoO3薄膜的载流子浓度、迁移率随温度升高而增大,La0.5Sr0.5CoO3和Pr0.5Sr0.5CoO3薄膜导电机制符合小极化子模型.

Ln_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)薄膜的显微结构及其电学性能研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)衬底上溅射Ln0.5Sr0.5CoO3-δ(Ln=La,Pr,Nd)薄膜,测试了不同工艺制备的Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜样品的XRD谱和电导率.分析了薄膜显微结构以及电输运机理.结果表明:在YSZ衬底上生长的Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜经过750℃热处理后,主要沿<110>方向生长;Ln0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜直流电导率的Arrhenius曲线近似直线,表明材料的导电行为符合小极化子导电机制.在所研究的样品中Nd0.5Sr0.5CoO3-δ薄膜的电导率最高.

铁电薄膜底电极La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3的结构及电性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Si衬底上沉积一层La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜底电极,并在不同的退火温度下表征薄膜的各种性质。X线衍射表明在550～750℃退火温度下制备的LSCO薄膜呈(110)取向的钙钛矿结构;谢乐公式估算薄膜的晶粒尺寸为25～50nm。扫描电子显微镜(SEM)观察结果显示:薄膜表面平整,结构致密。运用四探针法测量薄膜的体电阻,结果表明,750℃退火温度后渗氧处理可获得电阻率较低的La0.5Sr0.5CoO3薄膜。

MoO_3掺杂Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)陶瓷的光学性能

采用流延成型和固相反应法制备Sm_(0.5)Sr_(0.5)Co_(1-x)Mo_xO_(3-δ)(0≤x≤0.5)陶瓷。研究不同Mo掺入量对Sm_(0.5)Sr_(0.5)CoO_(3-δ)的结构和光学性能的影响。结果表明:当x≥0.1时,样品主相为钙钛矿结构,但相继出现新相SrCo_(0.5)Mo_(0.5)O_3和SrMoO_4;随着Mo^(6+)的引入和掺杂量的增加,样品的吸收率和发射率均增加,选择吸收比下降;掺入Mo^(6+)样品的室温和高温电导率值均下降,主要是因为掺入离子减少了Co^(3+)-O-Co^(4+)反应单元和阻碍了双交换反应的进行,生成的低导电杂相又破坏了原连续的导电通路。电导率值的变化直接影响样品的发射率值,电导率降低对应发射率升高。

脉冲激光沉积法制备La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜及其结构和表面特性

利用脉冲激光沉积法在(001)取向的LaAlO_3(LAO)衬底上实现了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3(LSCO)薄膜的外延)对薄膜结构和表面形貌的影响.X射线衍射结果生长.主要研究了衬底温度(Ts),激光能量(El)和氧气压强(pO2显示在Ts=700～850℃的范围内沉积的LSCO薄膜都具有c轴取向.从扫描电子显微镜和原子力显微镜照片可以看出上述3个沉积参数中,氧压对LSCO薄膜表面形貌的影响最为显著,较低氧压下沉积的薄膜具有较光滑的表面.通过实验,确立了能够制备同时具有c轴取向和光滑表面的薄膜的最佳沉积参数范围.