铁电体中偶极子的滞后对剩余极化的影响

铁电体的剩余极化强度随温度降低而下降的特性引起了人们对铁电体存储数据失效的担心.运用铁电体的唯象理论和偶极子对交变电场的响应,提出了在电滞回线测量中偶极子的滞后冷冻效应模型,对极化的低温退化现象做了合理解释:温度下降导致吉布斯自由能势垒增大,致使偶极子对交变电场的响应时间延长.引入响应的滞后因子发现,极化强度随温度降低会出现峰值,在低温下降直至为零,可用偶极子的滞后与冻结效应描述.详细研究结果表明:因材料组份变化导致热力学参量的变化是重要因素:铁电-顺电相变中软模系数的增大会导致剩余极化峰移向高温;铁电性的增强,温度极化系数的增大和耐压强度或饱和电场的增强均会抑制滞后效应,从而使低温滞后效应移向低温.运用导出的公式数值模拟Ba Ti O_3/Bi Sc O_3复合陶瓷剩余极化强度的实验结果发现,Bi Sc O3含量的增加,使居里温度略有减小,但导致了软模系数较大幅度的增加,其结果是使偶极子的滞后效应发生在较高的温度.软模系数与铁电体的极化特性、铁电性、介电性和力学性均密切相关.研究结论表明:在低温下铁电体的铁电性没有失效,偶极子的低温冻结效应更有利于铁电体长久地保存数据.

锆钛酸铅镧纤维1-3压电复合材料的制备及性能

以锆钛酸铅镧[(Pb1–xLax)(Zr1–yTiy)O3,PLZT]压电陶瓷、聚乙烯醇[(C2H4O)n]和丙三醇(C3H7O3)为原料,用塑性聚合物法制备了PLZT陶瓷纤维。通过排列PLZT陶瓷纤维,灌注环氧树脂E–51的方法制备了陶瓷相体积分数为30%的PLZT/E–51型1–3压电复合材料。用扫描电子显微镜和X射线衍射分别进行显微结构和相结构分析。结果表明:排胶、烧结后PLZT陶瓷纤维横截面直径约250μm,为三方相钙钛矿结构。1–3压电复合材料的压电常数(d33)、相对介电常数(εr)、厚度机电耦合系数(kt)、径向机电耦合系数(kp)、各项异性(kt/kp)和声阻抗(Z)分别为500×10–12C/N,626,0.67,0.30,2.23和11.03×106kg/(m2·s)。该1–3压电复合材料的各向异性远远大于纯陶瓷的,Z显著减小,接近聚合物的水平,使1–3压电复合材料作为超声换能器材料使用时,其探测分辨率明显提高且更易找到与之匹配的背衬。

BaTiO3-Bi0．5Na0.5TiO3系铁电陶瓷的晶相特征及性能研究

采用X射线粉晶衍射分析及透射电镜选区电子衍射分析技术等手段，研究了（1-x）BaTiO3-Bi0．5Na0.5TiO3（x≤0．4）固溶体陶瓷的晶相组成及晶体结构特征，并对陶瓷性能特征进行了讨论。研究表明，固溶体的晶体结构受BNT含量的显著影响。X射线衍射分析表明，经1250℃烧结2h的陶瓷形成了钙钛矿结构固溶体。选区电子衍射分析表明，该固溶体并非单一晶相，其晶相类型包括四方相和立方相，并存在局部结构畸变现象。陶瓷的相变温度随BNT含量的增高而变化，居里温度增高，次级相变向低温移动，并最终消失。当BNT含量为20％～40％（摩尔分数）时，陶瓷具有较好的铁电性，其居里温度为146～182℃，介电损耗为0．030～0．042，并在-60～110℃以上较宽的范围内具有良好的介电稳定性。

有机无机杂化型钙钛矿材料光电探测器研究进展

有机无机杂化钙钛矿材料(CH_3NH_3Pb X_3)因其优异的光电转化效率,在太阳能电池研究方向获广泛关注。因可调禁带宽度、较高电荷迁移率、较大光吸收系数等突出性能,基于CH_3NH_3Pb X_3材料光电探测器的研究成果不断涌现,在未来光电子学、电子信息领域有重要应用前景。本文以CH_3NH_3Pb X_3光电探测器综合性能为出发点,总结了界面工程、能带工程等器件性能提升方法,从光电探测器光谱响应范围、光吸收能力、响应度与检测率、柔性、稳定性五个方面归纳了近年来CH_3NH_3Pb X_3材料光电探测器的研究进展,并对现存挑战和未来前景作出解析与展望。

ZnAl2O4：Eu^3＋红色发光材料的燃烧法合成与光谱性能研究

采用燃烧法在550℃合成了红色纳米发光材料ZnAl2O4：Eu^3＋，并用X射线粉末衍射对其结构进行了表征。XRD分析证实样品具有尖晶石结构的ZnAl2O4相。测定了样品的激发光谱和发射光谱，光谱数据表明：对应于Eu^3＋的。^5D0→^7F2跃迁的发射强度。^5D0→^7F0,1,3,4跃迁的发射强度，ZnAl2O4：Eu^3＋ 形成红色发光材料,推测是由于基质结构的不对称性，Eu^3＋在基质ZnAl2O4中占据非对称中心的格位所致。并考察了不同退火温度处理后，样品Eu^3＋的^5D0→^7Fj跃迁辐射变化情况。

PVDF纳米纤维在微流体中的压电能量收集特性研究

供电系统尺寸过大、寿命较短且需频繁充电的问题已成为当前无线传感和物联网领域亟待解决的关键问题。基于压电纳米材料的微型能量收集器件可将环境中富余的机械能高效地转换成电能,构建自供电的无线传感系统。本文采用静电纺丝技术制备高长径比聚偏氟乙烯(PVDF)压电纳米纤维,通过调整静电纺丝过程中前驱体溶液的浓度实现了对纳米纤维压电?物相含量的调控。结果表明,压电?相的含量会随着前驱液浓度的增加而提高,在浓度为0.13 g/m L时达到最大。当浓度进一步增加,?相含量逐渐降低。所得PVDF纳米纤维能量收集器件具有良好的压电发电性能,在外力作用下可产生约1.6 V的脉冲电输出。将PVDF纳米纤维与微流控芯片进行集成,通过采集液滴流动时所产生机械能,实现了连续的动态压电输出,输出电压峰峰值约为0.2 V。这种液相环境中对流体机械能的高效采集有望推动压电纳米纤维能量收集器件在微流控传感系统中的应用。

直接反应烧结法制备(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(1-x)Ba_xTiO_3系无铅压电陶瓷的性能研究

采用直接反应烧结法制备了(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的压电性能和显微结构。结果表明,直接反应烧结法不影响BNBT陶瓷的钙钛矿相结构,但可使准同型相界处组成的四方相含量增加;直接反应烧结的BNBT陶瓷呈无变形,收缩率稍大于采用传统固相法制成的陶瓷样品,晶粒明显较大,并具有更好的压电介电性能,其中,d33=166pC/N,tanδ=0.03。

Pt电极的磁增强反应离子刻蚀的研究

以SF6/O2作为刻蚀气体,用磁增强反应离子刻蚀(MERIE)技术,对磁控溅射法制备的Pt电极进行了刻蚀。结果表明:Pt的刻蚀速率与刻蚀气体的混合比率以及刻蚀功率都有一定关系。在相同功率下,R[O2∶(SF6+O2)]=2/6,刻蚀速率达到极大值,功率为120W时,刻蚀速率极大值为12.4nm/min。AFM分析表明,薄膜表面的粗糙度随刻蚀功率增加而变大,均方根粗糙度从120W时的0.164nm增加到160W时的0.285nm。经优化工艺参数刻蚀后的Pt电极图形结构平整,边缘整齐。

NaBiTi6O(14)电子陶瓷的制备与阻抗分析

采用传统的固相反应法制备陶瓷样品,XRD衍射分析测得样品的相组成,通过阻抗谱测试样品的阻抗Z*,利用阻抗谱LCR方法测试得出材料的介电常数εr、介电损耗tanδ与温度和频率的关系;通过计算得出NaBiTi_6O_(14)的活化能值.结果表明在950℃预烧、1100℃与1150℃烧结下,介电损耗tanδ为10-2数量级;阻抗谱测试显示的两组样品的Z*图,实部的最大值都大于104Ω,由Z*图计算所得的活化能均大于1eV.结果显示,NaBiTi_6O_(14)是一种适合于高温高频的介质材料.

一种新型片上全差分电感的设计

提出了一种新型的片上全差分电感结构。电感采用全对称的几何形状,消除了传统差分电感因跳线引起的失配,提高了差分电感的性能。基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺,对设计的全差分电感进行流片与测量,结果表明,差分电感两端口之间的失配量比传统差分电感下降了28%。

压电陶瓷变压器的工作模式和结构研究进展

本文概述了压电陶瓷变压器的各种振动模式。着重介绍了每种振动模式压电变压器的基本结构和新结构的研究进展,并对压电陶瓷变压器未来的发展方向作了展望。

K_(0.5)Na_(0.5)NbO_3纳米材料的表征及其水热生长习性研究

采用水热法在一定条件下合成K0.5Na0.5NbO3(KNN)纳米材料.利用XRF、XRD、SEM、Raman散射光谱和紫外/可见吸收光谱分别对材料的组分、物相、形貌、声子振动模式和光吸收等性质进行了表征.结果显示所合成的KNN材料为正交相钙钛矿结构,能隙约2.93 eV,其室温拉曼光谱与块体相比存在一定蓝移.此外,反应时间对产物形貌影响较大,阶梯状复杂形貌可能是一种聚集生长机制.

高能球磨制备0．3BiFeO_3—0．7SrBi_2Nb_2O_9陶瓷及其介电性能研究

采用高能球磨制备0.3BiFeO_3-0.7SrBi_2Nb_2O_9陶瓷.利用XRD和SEM分析球磨时间对粉体物相结构及微观形貌的影响.结果表明:随球磨时间的增加,粉体结晶度提高,颗粒不断细化,但在22.62°处有杂峰出现,经700℃退火杂峰消失.高能球磨制备的陶瓷的介电常数较传统固相反应制备的陶瓷提高30左右.

MgO掺杂对PMMN四元系压电陶瓷结构与性能的影响

采用固相烧结法制备添加过量MgO的铌镁-铌锰-锆钛酸铅(PMMN)四元系压电陶瓷材料,研究了不同MgO掺杂量对材料结构及压电介电性能的影响。实验结果表明,适量MgO掺杂,不仅不改变PMMN压电陶瓷的钙钛矿相结构,且能提高合成粉体的晶化程度,降低陶瓷的烧结温度,改善材料的压电介电性能。当MgO掺杂量为0.25%质量分数,1130℃烧结的样品性能参数为:d33=310 pC/N,Qm=1008,kp=0.61,tanδ=0.34%,ε33T/ε0=1494,是一种中温烧结功率型压电陶瓷材料,适用于多层压电变压器,超声马达等器件。

自组装MoS_2纳米结构的可控合成及电催化产氢性能研究

以廉价的仲钼酸铵和硫化铵为原料合成出硫代钼酸铵[(NH_4)_2Mo S_4]前驱体,通过调控前驱体浓度,采用水热法实现二硫化钼(MoS_2)纳米颗粒、纳米片和纳米花的可控自组装制备,分析其自组装生长机理.研究MoS_2不同纳米结构对电催化产氢性能的影响,发现纳米片结构的MoS_2具有较高的催化活性,析氢过电位仅为310 m V,塔菲尔斜率为32.7m V/dec,并且随着纳米片层数增加,球形纳米花结构的MoS_2催化活性降低,但其催化稳定性较好.

稀土掺杂锰氧化物的电致电阻效应

用固相烧结法制备Nd0.67Sr0.33MnOy（y=2.85）多晶样品。样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征。对含量低于化学计量y=3.0样品，当温度高于某一特征温度时，电阻变化符合线性欧姆定律；但低于这一特征温度时，电阻大小与负载电流或电压有关，I-V曲线偏离线性规律；在绝缘体．导体相转变点附近，样品电阻随负载电流或电压增大而迅速减小，表现出巨大电致电阻效应。这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系。

氧化钨纳米阵列的制备与紫外光电探测研究

采用真空热蒸发法在硅片上实现了大面积、形貌均匀氧化钨纳米阵列的合成。X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)结果均表明,所合成的氧化钨为单斜结构的W18O49,纳米线的生长方向为(010)晶向。利用介电泳技术,在叉指电极上实现了氧化钨纳米线的准定向排列和电极接触。研究了氧化钨纳米线的紫外光探测性能,发现其对365 nm的紫外光具有良好的响应能力。在1 V偏压下,氧化钨纳米线的紫外光响应度为6.67 A/W,响应时间和恢复时间分别为0.17 s和0.15 s。研究结果表明,氧化钨纳米线在高性能光电探测器应用中展示良好前景。

掺铟对(Bi0．5Na0．5)0．93Ba0．07TiO3压电陶瓷的影响

采用直接反应烧结法制备掺铟的(Bi0.5Na0.5)0.93Ba0.07TiO3无铅压电陶瓷,研究了铟掺杂对(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(BNBT)压电陶瓷压电性能、相组成及显微组织的影响。结果表明,添加适量的氧化铟后,该陶瓷仍为纯钙钛矿相结构,其材料组成在准同型相界处三方相减少,四方相增加;适量铟掺杂可抑制晶粒长大,有利于晶粒均匀生长,增大晶粒各向异性。当掺杂氧化铟的质量分数为0.16%时,获得了高的压电参数,其压电常数d33达到205 pC/N,厚度机电耦合系数kt、厚度与径向耦合系数之比kt/kp分别达到0.5、2.77。

Ni-Co双金属氧化物纳米结构制备及其在超级电容器中的应用

超级电容器作为一种新型的储能器件,近年来已经成为电化学储能领域的研究热点。在各种电极材料中,过渡金属氧化物是较理想的选择,这是由于它们在电极/电解液界面可发生快速可逆的法拉第氧化还原反应。本文采用水热法通过调剂反应源镍、钴元素的比例获得不同比例的Ni-Co双金属氧化物纳米棒。结果表明,双金属氧化物Co1.29Ni1.71O4和NiCo_2O_4双金属氧化物的比电容值明显高于单金属NiO和Co_3O_4,表现出较好的倍率特性。因此,双金属氧化物的实施为解决过渡金属氧化物循环性能和倍率特性不足的问题提供了一条新的途径。

二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt) 弹性、电子结构和热导率

基于第一性原理计算方法,研究了二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)的稳定性、弹性、电子结构和热导率.计算结果显示,二维XO_(2)同时具备较好的机械和动力学稳定性.此外,二维NiO_(2),PdO_(2)和PtO_(2)的杨氏模量分别为124.69 N/m,103.31 N/m和116.51 N/m,泊松比分别为0.25,0.24和0.27,并呈现各向同性.电子能带结构表明,二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)为间接带隙半导体,计算能隙分别为2.95 eV,3.00 eV和3.34 eV,且价带顶和导带底的能级主要由Ni-3d,Pd-4d,Pt-5d和O-2p轨道电子组成.通过畸变势理论计算载流子迁移率,结果显示二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)沿armchair和zigzag方向的有效质量和形变势表现出明显的各向异性,电子/空穴的迁移率最高分别为13707.96/53.25 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),1288.12/19.18 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)和404.71/270.60 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1).此外,在300 K温度下,二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)的晶格热导率分别为53.55 W·m^(-1)·K^(-1),19.06 W·m^(-1)·K^(-1)和17.43 W·m^(-1)·K^(-1),这表明二维XO_(2)(X=Ni,Pd,Pt)在纳米电子材料和导热器件方面具备应用潜力.