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钛酸铋基铁电薄膜研究进展

张端明 , 杨斌 , 魏念 , 李智华 , 郑朝丹 , 吴云翼 , 郭冬云 , 王龙海 , 杨卫明 , 王耘波 , 高俊雄 , 于军

功能材料

钛酸铋基铁电薄膜具有优良的铁电、介电性能,在非挥发性存储器件方面有很好的应用前景.本文分别从制备工艺、掺杂改性、疲劳特性的研究等方面综述了最新的研究进展,并对当前研究中存在的问题进行了讨论.

关键词: 钛酸铋 , 铁电薄膜 , 制备工艺 , 掺杂改性 , 疲劳

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

郭冬云 , 王耘波 , 于军 , 付承菊 , 高俊雄 , 李建军 , 陈万军

功能材料

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.

关键词: 铁电薄膜 , Bi3.25La0.75Ti3O12 , Bi4Ti3O12:sol-gel法

Sol-gel法制备Pb(Zr0.53Ti0.47)O3铁电薄膜

郭冬云 , 毛薇 , 秦岩 , 黄志雄 , 王传彬 , 沈强 , 张联盟

材料导报

利用Sol-gel工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度、保温时间和薄膜厚度对其晶相、微观结构和铁电性能的影响.在500℃退火处理的PZT薄膜开始形成钙钛矿相;在550℃退火处理的PZT薄膜基本形成钙钛矿相结构;升高退火温度(500~850℃)、延长保温时间(30~150min)、增加薄膜厚度(120~630nm)都有利于PZT晶粒的长大.在650~750℃退火的PZT薄膜具有较好的铁电性能,保温时间对PZT薄膜的铁电性能影响不大,PZT薄膜的厚度为200~300nm时可以得到比较好的铁电性能.在退火温度750℃、保温时间30min条件下退火处理厚310nm的PZT薄膜,其剩余极化值(2Pr)和矫顽电场(2Ec)分别是72μC/cm2、158kV/cm.

关键词: Pb(Zr0.53Ti0.47)O3薄膜 , Sol-gel工艺 , 退火温度 , 保温时间 , 薄膜厚度 , 铁电性能

硅衬底Bi4Ti3O12和Bi3.25La0.75Ti3O12铁电薄膜的慢正电子束研究

王耘波 , 高俊雄 , 郭冬云 , 于军 , 魏龙

功能材料

对硅衬底生长的Bi4Ti3O12和Bi3.25La0.75Ti3O12薄膜样品测量了慢正电子多普勒展宽谱,得到了S参数随正电子注入能量的变化.通过对S参数和W参数的分析,讨论了这类材料中的捕获态特征和结构特点,结果表明,薄膜与硅衬底界面的缺陷为空位-氧复合体,La的掺杂有助于阻止空位-氧复合体向界面的扩散.

关键词: 慢正电子束 , 多普勒展宽谱 , Bi4Ti3O12铁电薄膜 , 缺陷

La1-xCaxMnO3化合物正电子湮没研究

王耘波 , 郭冬云 , 于军 , 曹国辉 , 魏龙

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2002.03.008

本文对不同Ca含量的La1-xCaxMnO3一系列样品(其中0.05≤x≤0.8)在室温下进行了正电子寿命谱和多普勒展宽谱的测量,结果表明:对应于出现巨磁阻效应的Ca成分范围(0.3≤x≤0.5),正电子的平均寿命τm和多普勒谱S参数随Ca含量的增加而降低,说明在这一成分范围电子局域化程度增强.具有CMR效应的样品La0.7Ca0.3MnO3正电子参数在Tc附近出现与晶格结构不稳定有关的反常变化, 反映出电子结构与CMR效应间的关联.

关键词:

退火温度对Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜结构及其性能的影响

毛薇 , 秦岩 , 黄志雄 , 付承菊 , 郭冬云

功能材料

采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和微观形貌进行了表征,通过改变退火温度制得了具有单一钙钛矿结构的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜.然后将该薄膜与环氧树脂形成复合结构材料.对其铁电性能以及复合材料的阻尼性能进行了测试,结果表明,退火温度的升高有利于改善薄膜的铁电性能,在750℃下退火的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜,其剩余极化值2Pr达到了68.6μC/cm~2, 矫顽场强2E_c达到158.7kV/cm;同时退火温度的升高还有利于薄膜致密度的提高,对复合材料的阻尼性能也有一定的改善,当退火温度达到800℃,复合材料的阻尼损耗因子达到最大值,阻尼温域最宽,阻尼性能最好.

关键词: 退火温度 , Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3薄膜 , sol-gel法 , 铁电性能 , 阻尼性能

镧系元素(Eu,Ho和Er)掺杂对BiFeO3粉末晶格结构的影响

郭冬云 , 刘长永 , 王传彬 , 沈强 , 张联盟

材料导报

采用Sol-gel法制备出Bi1-xLnxFeO3(BLnF;x=0、0.05、0.10、0.15、0.20;Ln=Eu,Ho和Er)系列粉末,利用XRD分析了其晶格结构.结合容忍因子的变化分析了3种元素掺杂对BiFeO3晶格结构的影响规律,以及掺杂离子半径变化对BiFeO3晶格结构的影响趋势.结果表明,在450~550℃烧结可以得到纯相的BiFeO3粉末,烧结温度过高.容易形成Bi2Fe4O9杂相;掺杂量增加,晶格参数减小;掺杂离子半径减小,晶格参数减小;Eu、Ho和Er元素掺杂量低于0.10时,可以得到纯相的BLnF,掺杂量超过0.10后,晶格结构的稳定性变差,容易形成杂相.

关键词: BiFeO3粉末 , Sol-gel法 , 晶格结构 , 容忍因子 , 掺杂

Sol-gel法制备多铁性Bi_(0.85)Eu_(0.15)FeO_3薄膜及其性能

付承菊 , 黄志雄 , 李杰 , 郭冬云

材料导报

采用Sol-gel法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了Bi_(0.85)Eu_(0.15)FeO_3薄膜.研究了退火温度对其晶相形成的影响,发现在较低温度退火(450℃)时,Bi_(0.85)Eu_(0.15)FeO_3晶相开始形成,但存在杂相,而且结晶度较差;在490600℃可以获得结晶较好的单相Bi_(0.85)Eu_(0.15)FeO_3薄膜.同时对经550℃退火的薄膜的介电、铁电和铁磁性能进行了研究,结果表明,Bi_(0.85)Eu_(0.15)FeO_3薄膜具有较好的介电及铁磁性能.当测试频率为1MHz时,薄膜的介电常数和介电损耗分别为80、0.024,饱和磁化强度约为26.2emu/cm~3.

关键词: Sol-gel法 , Bi0.85Eu0.15FeO3 , 薄膜 , 介电性能 , 铁电性能 , 铁磁性能

MFS结构钛酸铋薄膜的C-V特性研究

郭冬云 , 王耘波 , 于军 , 王雨田 , 王宝义 , 魏龙

功能材料

利用sol-gel方法在p-Si(111)基底上制备钛酸铋薄膜.测量不同退火温度下得到的In/BTO/p-Si结构的C-V曲线,测量结果表明制备的MFS结构钛酸铋薄膜在合适的制备工艺下可望实现极化型存储.

关键词: MFS结构 , 钛酸铋薄膜 , C-V特性

硅基Bi4Ti3O12薄膜的C-V特性研究

付承菊 , 郭冬云 , 黄志雄

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2005.01.021

Bi4 Ti3O12是典型的层状钙钛矿结构铁电材料,具有优良的压电、铁电、热释电和电光等性能,可广泛应用于铁电存储器、压电和电光等器件.本文在硅衬底上利用溶胶凝胶法制备出Bi4 Ti3O12铁电薄膜,并且对其性能进行了研究.测量不同退火温度下得到的Ag/BTO/p-Si结构的C-V曲线,结果表明Bi4 Ti3O12薄膜在合适的制备工艺下可望实现极化型存储.

关键词: Bi4 Ti3O12 , 铁电薄膜 , Sol-Gel法 , C-V特性

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