一、溶胶-凝胶法制备掺钕钛酸铋铁电薄膜(论文文献综述)
陈晓明,刘丽娜,王星星,刘美丹[1](2021)在《(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的结构及电学性能:点缺陷效应研究进展》文中研究表明从点缺陷效应角度综述了无铅压铁电陶瓷(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3的结构和电学性能研究进展,分析了(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷中点缺陷的类型和存在方式,给出了描述陶瓷点缺陷的相关手段,重点讨论了3种引入点缺陷的手段:离子非计量比、离子掺杂、生长工艺,分析三者对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的结构和电学性能的影响;给出了离子非计量比、离子掺杂、生长工艺引起(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷中点缺陷的种类与浓度差异,以及其所对应的陶瓷结构和电学性能特征,为从点缺陷效应角度设计和调控功能陶瓷的结构和电学性能提供借鉴与参考。
胡焜壮[2](2021)在《BDT/CCF无铅磁电复合薄膜的制备及性能研究》文中指出近些年来,一方面对功能材料器件的小型化、轻量化和多功能兼容化等方面的需求迫切提高,另一方面又对环境保护提出了较高的要求。磁电复合薄膜作为同时拥有铁电、铁磁性能和磁电耦合性能的复合材料,能广泛应用于新型磁电传感器、谐振器、磁电换能器和自旋电子器件等各个领域。因此制备出环境友好型的、性能优异的无铅磁电复合薄膜成为了急需开展的重要课题。本文先通过溶胶-凝胶法制备了Bi4Ti3O12(BIT)粉体,使用匀胶旋涂技术制备了Bi4Ti3O12(BIT)和不同Dy3+掺杂量的Bi4-xDyxTi3O12(BDT)薄膜。结果表明,在700℃时可以得到BIT粉体和BDT薄膜的纯相。其中Bi3.4Dy0.6Ti3O12薄膜的铁电性能最优,拥有最大剩余极化强度(Pr=25.6μC/cm2)和最小的漏电流密度(2.7×10-5A/cm2)。另外还发现,掺杂Dy3+后BDT薄膜具有了光致发光性能,在481 nm处有一个较为明显的蓝绿光发射峰,对应于4F9/2→6H15/2的能级跃迁,此外Bi3.2Dy0.8Ti3O12薄膜的禁带宽度最小。由于Bi3.4Dy0.6Ti3O12薄膜的铁电性能最好,在实验中选择Bi3.4Dy0.6Ti3O12作为磁电复合薄膜的铁电相。本文还通过溶胶-凝胶法制备了CoFe2O4(CFO)粉体,并使用匀胶旋涂技术制备了Co Fe2O4(CFO)和不同Cu2+掺杂量的Co1-xCuxFe2O4(CCF)薄膜。结果表明,在650℃时可以得到CFO粉体和CCF薄膜的纯相。结果表明,少量Cu2+的掺杂能够优化CFO薄膜的铁磁性能。Co0.9Cu0.1Fe2O4薄膜的铁磁性能最优,拥有最大剩余磁化强度(Mr=186.3 emu/cm3)和最小的矫顽力(499.6 Oe)。由于Co0.9Cu0.1Fe2O4薄膜的铁磁性能最好,在实验中选择了Co0.9Cu0.1Fe2O4作为磁电复合薄膜的铁磁相。最后,论文通过溶胶-凝胶法和匀胶旋涂技术,选择性能最佳的铁电、铁磁相在空气、氧气和氮气三种退火气氛下制备了Bi3.4Dy0.6Ti3O12/Co0.9Cu0.1Fe2O4的磁电复合薄膜,并在氧气气氛下得到了最优的磁电耦合性能(αE=86.4 m V·cm-1·Oe-1)。XRD结果分析证明,复合薄膜中的铁电、铁磁相为纯相,SEM图说明薄膜表面致密,界面清晰。后续对空气气氛退火条件下的磁电复合薄膜进行预极化处理,发现预极化可以提升复合薄膜的磁电耦合系数。
司卓林[3](2021)在《Bi0.5Na0.5Ti1-xFexO3-δ/NiFe2-xNdxO4无铅磁电复合薄膜的制备和性能研究》文中进行了进一步梳理目前,市面上广泛应用的磁电复合薄膜的铁电相是Pb(Zr1-xTix)O3(PZT),由于铅对人类健康和环境损害较大,因此急需研究新型无铅磁电复合薄膜来代替铅基复合薄膜。本文用溶胶凝胶法在Pt基片上制备了无铅的磁电复合薄膜,研究了其铁电相、铁磁相以及磁电耦合性能。首先用溶胶凝胶法结合旋涂匀胶技术在Pt(111)/Ti/Si O2/Si基片上制备(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)的铁电薄膜,随后制备了不同层数的BNT薄膜,探究层数对其形貌、相组成、电性能的影响,然后制备不同Fe3+掺杂的4层的BNT薄膜。对铁磁相,用Nd3+对铁磁相Ni Fe2O4(NFO)进行掺杂改性,用溶胶凝胶法结合旋涂匀胶技术在Pt(111)/Ti/Si O2/Si基片上制备不同Nd3+掺杂量的NFNO薄膜,最后,选取Bi0.5Na0.5Ti0.98Fe0.02O3和Ni Fe1.98Nd0.02O4作为铁磁和铁电相,通过改变铁电相和铁磁相沉积顺序,在基片上制备了两种磁电复合薄膜。结果表明:对于铁电相700℃退火后的BNT薄膜无明显的第二相存在,而且薄膜表面平整、结构致密;当薄膜层数为4层时,其表面平整、致密度高、漏电流最低,剩余极化强度最大;随着Fe3+的掺杂量的增加,漏电流密度先降低后增大,而剩余极化强度先增加后减小,当Fe3+的掺杂量为0.02时,薄膜表面平整、界面清晰,具有最低的漏电流密度(2.026×10-6A·cm-2)和最大的剩余极化强度(Pr=25.2μC·cm-2),表明具有良好的绝缘性和铁电性。对于铁磁相Nd3+掺杂没有改变薄膜相组成,在Nd3+掺杂量为0.02时,薄膜的表面最为平整,致密度高,界面清晰,而且有最大的饱和磁化强度(Ms=282.4 emu/cm3)。复合薄膜和单相薄膜相比,复合结构的磁电复合薄膜的剩余极化强度和饱和磁化强度较低。两种不同沉积顺序复合薄膜比较,先沉积铁电相的复合薄膜的剩余极化强度大,磁饱和强度大,拥有较大的磁电电压系数,其磁电耦合系数为169.7m V·cm-1·Oe-1。
史智锋[4](2021)在《Na0.5Bi0.5TiO3基铁电薄膜的光伏与储能特性》文中认为铁电材料由于其卓越的性质受到研究者的广泛关注,目前,主要被应用于储能器件、传感器件和铁电光伏等领域。钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3)基材料是一种典型的弛豫铁电体,由于具有优越的电学特性,光学特性,被研究者认为是无铅材料的替代者之一。但是大部分的研究都围绕Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)基材料的介电性质和压电性质展开,很少有人研究它的光伏特性和储能特性。这是因为其相对较差的漏电特性限制了它在很多领域的应用。因此,本文采用溶胶-凝胶法制备固溶体薄膜,改善了NBT基材料的光伏特性和储能特性,拓展了它的应用领域。具体思路如下:我们用溶胶凝胶的方法制备了纯的NBT薄膜,在相同条件下,将NBT与BiMnO3(BMO)固溶,制备出0.92NBT-0.08BMO固溶体薄膜,然后,测试了它的XRD,SEM图,以及电学和光学图谱。由测试结果可以看出,BMO的引入提升了薄膜的极化,改善了样品材料的铁电性。最重要的是,光吸收峰移动到了可见光区,带隙变窄,吸收范围也增强了。明显改善了NBT薄膜的光伏特性。其次,用同样的方法,将NBT、BMO、LaMnO3(LM)固溶,制备出(1-x)(0.96NBT-0.04BMO)-x LM(x=0.1、0.15、0.2)三元固溶体薄膜。对其储能密度和效率进行了计算,结果表明,在0.85(NBT-BMO)-0.15LM薄膜中获得了相对较大储能密度和效率,分别是87.9 J/cm3和58.6%。并且具有良好的温度和频率稳定性,这表明0.85(NBT-BMO)-0.15LM薄膜在储能应用方面具有很好的前景。
田佳豪[5](2021)在《钛酸铋钠基无铅能量存储陶瓷的制备与性能研究》文中研究说明随着科技的进步和能源的不断开发,化石能源逐渐枯竭,人们急需找到可再生或能反复利用的能源材料。能源材料释放出的电能如何以环保的、大容量的储存也是一个难点,因此用于储存能量的电容器受到了越来越多的关注。陶瓷储能材料是制备电容器的重要材料之一,也是重要的电子器件材料,目前在市场上较大占比的是铅基陶瓷电容器,但含铅材料对环境有较大的污染且回收成本较高,所以制备出高储能性能的无铅陶瓷材料是本课题研究的重点。本课题制备了多种无铅储能陶瓷材料,并研究和分析了它们的综合性能以展现其投入应用的前景。采用传统的固相法制备了 Bi0.5Na0.5TiO3-x(CaO-B2O3-Al2O3-SiO2)陶瓷(简称为BNT-xCBAS,x=0,0.03,0.06,0.09)。通过对实验结果的分析,当x≤0.03时,这两个组分陶瓷拥有着标准的钙钛矿结构的衍射峰。当x≥0.06时,出现了不同程度杂峰。CBAS玻璃的引入能大幅减小BNT陶瓷的平均晶粒尺寸,因而能提高陶瓷的击穿强度。当x≥0.06时,出现了杂相。BNT-xCBAS陶瓷具有良好的介电频率稳定性。通过介电温谱可知:随着CBAS玻璃的掺入,BNT-xCBAS陶瓷的弛豫性越来越强。在1 MHz的频率下,陶瓷的居里峰所对应的εm不断下降且居里峰朝高温移动。由于高电导率,在x=0.09时未出现居里峰。各陶瓷的P-E曲线显示,随着CBAS玻璃掺入量的增加,陶瓷的Pr不断降低,弛豫性越来越强。在x=0.06时,BNT-0.06CBAS陶瓷获得了最优储能性能:在190 kV/cm的击穿强度下,获得了 0.65 J/cm3的可恢复储能密度(简称为Wrec),并得到了 41.89%的效率(简称为η)。采用传统的固相法制备了(1-x)(Bi0.5Na0.5TiO3)-xBi(Ni2/3Nb1/3)O3陶瓷(简称为(1-x)BNT-xBNN,x=0.05,0.10,0.15,0.20)。通过实验结果分析表明了陶瓷均形成了钙钛矿相,各拥有7个标准的衍射峰。随着BNN掺入量的增加,陶瓷的平均晶粒尺寸和Pr均不断降低,这很大程度改善了(1-x)BNT-xBNN陶瓷的储能性能。(1-x)BNT-xBNN陶瓷拥有良好的介电频率稳定性和介电温度稳定性。在1MHz下,随着BNN掺入量的不断上升,陶瓷的居里峰所对应的εm呈不断下降趋势,且居里峰朝低温方向移动。在x=0.15时,0.85BNT-0.15BNN陶瓷获得了最佳性能:在190 kV/cm的击穿强度下,Wrec=2.48 J/cm3,,7=61.34%。0.85BNT-0.15BNN 陶瓷在 120 kV/cm的击穿强度下还拥有良好的频率稳定性和η温度稳定性,且在120℃时可以获得比20℃时更优异的Wrec。利用传统的固相法制备了(1-x)(0.76Bi0.5Na0.5TiO3-0.24SrTiO3)-xBi(Ni2/3Nb1/3)O3 陶瓷(简称为(1-x)(BNT-ST)-xBNN,x=0.05,0.10,0.15,0.20)。所有组分陶瓷均产生了钙钛矿相,拥有7个标准的衍射峰。陶瓷的平均晶粒尺寸随着BNN掺入量的增加而不断增大。通过对纯BNT-ST的分析,陶瓷的Pr相比于纯BNT大幅降低。同时引入ST和BNN打破了陶瓷中离子的长程有序。(1-x)(BNT-ST)-xBNN拥有良好的介电频率稳定性和介电温度稳定性。在1 MHz的频率下,随着BNN掺入量的上升,陶瓷的居里峰所对应的εm不断降低且居里峰朝高温的方向移动。陶瓷的通过FORC分布可以得出BNN的掺入使得陶瓷的铁电性降低,弛豫性升高。0.90(BNT-ST)-0.10BNN陶瓷获得了最佳储能性能:在250 kV/cm的击穿强度下,Wrec=4.10 J/cm3,η=83.15%。0.90(BNT-ST)-0.10BNN 陶瓷在 150kV/cm时拥有出色的温度稳定性,该陶瓷还拥有极快的放电速率和优异的功率密度。采用传统的固相法制备了(1-x)(0.76Bi0.5Na0.5TiO3-0.24SrTiO3)-xBi(Zn2/3Ta1/3)O3 陶瓷(简称为(1-x)(BNT-ST)-xBZT,x=0.05,0.10,0.15,0.20)。当x=0.05,0.10时,这两个组分陶瓷拥有7个标准的衍射峰,当x=0.15,0.20时,产生了不同程度的杂峰。陶瓷的平均晶粒尺寸随着BZT掺入量的上升而不断减小,当x≤0.15时,这两个组分陶瓷产生了小的气孔,当x=0.20时,有较明显的杂相产生。(1-x)(BNT-ST)-xBZT拥有良好的介电频率稳定性和介电温度稳定性。在1 MHz的频率下,随着BZT掺入量的上升,各组分陶瓷的居里峰对应的εm呈不断下降趋势,且居里峰朝低温方向移动。0.90(BNT-ST)-0.10BZT陶瓷获得了最佳储能性能:在185 kV/cm的击穿强度下,Wrec=1.78 J/cm3,η=69.81%。
张青[6](2020)在《钛酸铋基铁电材料光电特性及其应用研究》文中提出铁电材料因压电、铁电、热电等特性,在超声换能器、红外光电检测、存储器等领域有着广泛的应用,受到了研究者的广泛关注。近年来,铁电薄膜被证实具有特殊的光伏效应,引起了科学研究者的极大兴趣。然而,大多数铁电材料的禁带宽度较宽,且电导率较低。到目前为止,铁电薄膜产生的光电流一般非常小。本文基于此背景,选择Bi4Ti3O12薄膜作为研究对象,以进一步优化光电效应特性为目的,研究复合薄膜、元素掺杂对其光学性质、能带结构的影响与机理分析。本论文采用-溶胶凝胶法制备了Bi4Ti3O12/TiO2双层膜、La掺杂Bi4Ti3O12铁电薄膜、Bi3.25La0.75Ti3O12/TiO2双层膜,并对其微观结构以及光电性能进行了研究。主要研究成果如下:首先,采用溶胶-凝胶法制备Bi4Ti3O12铁电薄膜,探究其制备工艺。在此基础上,成功制备Bi4Ti3O12/TiO2双层膜,并进行相关表征及其性能测试。结果表明,Bi4Ti3O12/TiO2复合双层膜的光电响应比单纯的TiO2或Bi4Ti3O12薄膜的光电响应明显得多,并且B4T4(B代表Bi4Ti3O12薄膜,T代表TiO2薄膜,4代表旋涂的层数)双层膜具有最佳的光电响应。此外,本论文还研究了偏压和极化条件对B4T4复合双层薄膜光电响应特性的影响。B4T4双层膜在正偏压条件处理下,光电流密度有所增加;相反,在负电压条件处理下,电流密度有所下降。正极化状态的B4T4复合双层膜的J-T特性不如非极化状态的J-T特性好。在-2V电压负极化处理之后,光伏效应得到了显着增强,电流密度以及开路电压都相应增大。在2V电压正极化处理后,光电流方向发生反转,光电流密度降低。其次,采用溶胶-凝胶法制备La元素掺杂Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究不同La元素掺杂量对Bi4Ti3O12铁电薄膜的微观结构、铁电性能以及光电性能的影响。所有薄膜成分均没有出现杂相,并且随着La元素掺杂量的增加,衍射峰逐渐向高角度移动,晶粒尺寸逐渐减小,吸收边发生蓝移,禁带宽度略微增大。通过J-T与J-V测试研究不同La元素掺杂量对Bi4Ti3O12薄膜光电响应的影响。结果显示La元素掺杂的Bi4Ti3O12薄膜的光电响应明显优于Bi4Ti3O12。最后,采用溶胶-凝胶法制备Bi2.25La0.75Ti3O12/TiO2双层膜,通过XRD、SEM、UV-vis测试对所制备的薄膜进行了表征分析,并探究其光电性能。Bi3.25La0.75Ti3O12/TiO2双层膜比单纯的TiO2或Bi3.25La0.75Ti3O12薄膜的光电响应强得多。此外,本论文还研究了不同顶部电极对Bi3.25La0.75Ti3O12/TiO2复合薄膜光电响应的影响。本论文测试了Au/BL4T4/FTO、Ag/BL4T4/FTO结构在模拟太阳光(AM1.5)下的J-T曲线,发现两者的光电响应有差异。这是由于顶电极的功函数不同,在薄膜与电极之间产生的内置电场,造成Ag/BL4T4/FTO结构在白光照射下的光伏效应略低于Au/BL4T4/FTO结构。
涂楠英[7](2019)在《基于云母基底的柔性铁电薄膜的制备及其性能研究》文中指出铁电材料已广泛的应用于非挥发铁电存储器、传感器和逻辑元件等电子器件中。钛酸铋和氧化铪铁电材料由于不含有铅离子,被认为可以取代传统钙钛矿铁电材料锆钛酸铅。对于柔性铁电存储器的应用而言,器件的电学性能与弯曲状态之间具有紧密的联系。本论文针对Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)铁电薄膜和Hf0.5Zr0.5O2(HZO)铁电薄膜的制备和它们在弯曲条件下的电学性能的研究,主要分为以下四个部分:(1)采取溶胶-凝胶法在云母衬底上制备柔性BNT铁电薄膜。采用X-射线衍射分析仪、扫描电子显微镜和压电力显微镜对其进行微观性能表征。柔性BNT铁电薄膜的电滞回线的矩形度好,在1 kHz脉冲频率下剩余极化值达到了30μC/cm2。(2)柔性BNT铁电薄膜在弯曲条件下电学性能的表征。柔性BNT铁电薄膜的剩余极化值在未弯曲时大约为30μC/cm2,随着曲率半径的减小,剩余极化值增大,在曲率半径为5 mm时,剩余极化值增大到38μC/cm2,无论是薄膜受到拉应力还是压应力时都具有这样的变化趋势。在曲率半径为+5 mm和-5 mm状态下测试了柔性BNT铁电薄膜的保持和疲劳性能,结果表明柔性BNT铁电薄膜在弯曲状态下也具有比较好的保持和疲劳性能。(3)采用溶胶-凝胶法在云母衬底上制备柔性HZO铁电薄膜。采用掠入射X-射线衍射分析仪、扫描电子显微镜和压电力显微镜对其进行微观性能表征。柔性HZO铁电薄膜具有明显的“唤醒”效应,经过循环脉冲的“唤醒”后柔性H ZO铁电薄膜的电滞回线的矩形度变好,在1 kHz脉冲频率下剩余极化值达到了6μC/cm2。(4)柔性HZO铁电薄膜在弯曲状态下电学性能的探究。在未进行循环脉冲“唤醒”及未弯曲条件下,柔性HZO铁电薄膜的正负剩余极化值分别为3.26μC/cm2和-3.87μC/cm2。当弯曲应力为拉应力时,薄膜的剩余极化值有变小的趋势,说明拉应力对柔性HZO铁电薄膜的铁电性具有抑制作用。当弯曲应力为压应力时,电滞回线的矩形度变好,并且剩余极化值随着曲率半径的减小而增大,说明压应力有利于提高柔性HZO铁电薄膜的铁电性。在曲率半径为+5 mm和-5mm状态下测试了柔性HZO铁电薄膜的保持和疲劳性能,结果表明所制备的柔性HZO铁电薄膜在弯曲状态下也具有较好的保持和疲劳性能。
张晓锋[8](2019)在《BNTZ/BFC、BNTZ/CFO无铅磁电复合薄膜的制备及磁电性能研究》文中提出磁电复合薄膜因其同时具有铁电、铁磁和磁电耦合性能,在信息存储器件、半导体元器件以及磁电传感器等领域有广泛的应用前景。考虑到环保因素,无铅磁电复合薄膜替代铅基磁电复合薄膜的研究已成为研究热点。(1)本论文采用溶胶凝胶法制备了Bi4Ti3O12(BTO)和Bi3.15Nd0.85Ti3-xZrxO12(BNTZ)粉体,结合旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了 BTO和不同Zr4+掺杂量(x=0.05、0.1、0.15)的BNTZ薄膜,结果表明:在700℃退火时,BTO和BNTZ的粉体和薄膜均得到纯相,制备的薄膜致密且薄膜与基片间界面比较清晰平整;当Zr4+掺杂量为0.1时,BNTZ薄膜具有最大的饱和极化强度(Ps=40.81μc/cm2)、最小的矫顽场(Ec=56.2kV·cm-1),以及相对较好的介电性能,因此,本论文中磁电复合薄膜中的铁电相选择Bi3.15Nd0.85Ti2.9Zr0.1O12。(2)本论文也采用溶胶凝胶法制备了 BiFeO3(BFO)和不同Co3+(y=0.05、0.1、0.15)掺杂量的BiFe1-yCoyO3(BFC)粉体和薄膜,结果表明,在600℃退火时,BFO和BFCO的粉体和薄膜均得到纯相,制备的BFCO薄膜随着Co3+掺杂量的增加,薄膜表面变得更致密,薄膜与基片间的界面都清晰、平整;当Co3+掺杂量为0.15时,BFCO 薄膜具有最佳的铁磁性(Mr=4.83emu·cm-3,Ms=10.76emu·cm-3)。因此本论文中磁电复合薄膜中的铁磁相选择BiFe0.85Co0.15O3。此外,制备了不同厚度的CoFe2O4(CFO)铁磁薄膜,薄膜表面致密、薄膜与基片间的界面清晰平整,旋涂11次的CFO薄膜具有最佳铁磁性能(Mr=123.1emu·cm-3,Ms=434.6emu·cm-3)。(3)制 备 了 Bi3.15Nd0.85Ti2.9Zr0.1O12/BiFe0.85Co0.15O3(BNTZ/BFC)、Bi3.15Nd0.85Ti2.9Zr0.1O12/CFO(BNTZ/CFO)两种磁电复合薄膜(铁电、铁磁膜均旋涂四次),结果表明:两种复合薄膜均具有对称的电滞回线,相对于单相铁电薄膜,复合薄膜的铁电性能都有所降低;BNTZ/CFO复合薄膜的铁磁性(Mr=56.2emu·cm-3,Ms=243.5emu·cm-3)远优于 BNTZ/BFC 复合薄膜的铁磁性(Mr=2.15emu·cm-3,Ms=6.37emu·cm-3);两种复合薄膜中的铁电相(BNTZ)中均存在残余拉应力,但在BNTZ/CFO复合薄膜中残余拉应力较大;BNTZ/BFC、BNTZ/CFO复合薄膜最大磁电电压系数(αE)分别为46.6 mV/(cm·Oe)和231.1mV/(cm·Oe)。最后,研究了 CFO厚度对BNTZ/CFO复合薄膜αE的影响,结果表明:随CFO膜厚的增加,αE先增加,达到最大值后,再减小,当CFO旋涂7次时,BNTZ/CFO复合薄膜αE的最大值为280.3mV/(cm·Oe)。
黄宁[9](2019)在《Bi0.5Na0.5TiO3-SrTiO3基薄膜的制备及其储能性能研究》文中进行了进一步梳理脉冲功率系统发展至今,产生了一系列储能技术,其中电容器储能技术的储能密度较高、环境污染小、可靠性良好,因此得到了广泛的应用。电介质材料是用于电容储能的关键材料,其中薄膜材料由于其厚度小、耐电场强度大,所获得的储能密度能达到块体陶瓷的好几倍,而备受关注。钙钛矿结构的弛豫铁电体钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)薄膜的极化强度大,但耐电场强度不高,导致其储能密度不理想。钛酸锶(SrTiO3)是钙钛矿结构的顺电体,耐压强度大,但其介电常数较低且极化强度小,导致储能密度小而限制了其在储能方面的应用。本论文以Bi0.5Na0.5TiO3-SrTiO3基薄膜材料作为研究对象,利用Bi0.5Na0.5TiO3的高极化和SrTiO3的高耐压特性,期望制备出具有较高储能密度的薄膜材料。采用溶胶-凝胶法制备了(Bi0.5Na0.5)1-xSrxTiO3(x=0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,简写为BNT-ST100x)薄膜材料。发现,钛酸锶能与钛酸铋钠很好的固溶,形成立方钙钛矿结构。通过对钛酸铋钠钙钛矿结构中A位离子的取代,能够在一定程度上减少其在高温过程中Na、Bi元素的挥发,从而降低薄膜晶体结构中氧空位的数量,减少了晶体的缺陷,细化了晶粒尺寸,降低了薄膜的铁电性,提高了薄膜的致密度,使得其储能密度得到改善。随着SrTiO3含量的增加,BNT-ST薄膜的耐电场强度逐渐增大,在BNT-ST70组分获得了最佳的耐电场强度,为1750 kV/cm。在1500 kV/cm的电场强度下,BNT-ST50这一组分的储能密度达到了最大值32 J/cm3。在最优储能密度组成BNT-ST50体系中掺入不同含量的Mn,制备了一系列储能薄膜。XRD分析表明,Mn的掺入并未破坏BNT-ST50的钙钛矿结构,且制得的薄膜均为立方相。薄膜表面的晶粒生长情况良好,随着Mn含量的增大,BNT-ST50薄膜的晶粒尺寸有减小的趋势,这是由于Mn取代了Ti位,这一过程抑制了Ti离子的变价,从而减少了氧空位的数量,使得薄膜的结构更致密。未掺杂Mn的BNT-ST50薄膜耐压电场强度为1500 kV/cm,随着Mn掺杂量的增加,薄膜的耐压电场强度有很大的提升,为5000 kV/cm(Mn掺杂量为5 mol%、7 mol%、10 mol%)。Mn掺杂BNT-ST50薄膜的最大储能密度在Mn掺杂量为5mol%时获得,为80.7 J/cm3,储能效率为71%。
杨竹[10](2018)在《以Fe掺杂Bi4Ti3O12为铁电相的磁电复合薄膜的制备及性能研究》文中研究表明磁电复合材料同时具有铁磁和铁电性能,此外铁磁相和铁电相之间通过耦合作用还可以产生一种新的现象-磁电耦合效应。磁电复合材料在传感器,电场控制磁数据存储,执行器,自旋电子学以及微电子机械系统等领域有巨大的应用前景。本论文采用溶胶-凝胶法,以掺杂型的Bi4Ti3-xFexO12(BITFx,x=0.05,0.1,0.15,0.2)为铁电相,La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)或CoFe2O4(CFO)为铁磁相,在c轴择优取向生长的LNO/Si基底薄膜上分别制备了BITF/LSMO和BITF/CFO两种2-2型层状磁电复合薄膜;随后采用XRD、SEM、铁电测试仪、振动样品磁强计等对所制备的两种复合薄膜的结构、表面微观形貌、铁电性、铁磁性以及磁电耦合性能进行了测试分析,具体研究内容及结果如下:(1)采用溶胶-凝胶法制备了BITFx/LSMO磁电复合薄膜,探讨了Fe3+掺杂量对复合薄膜铁电性能的影响。结果表明:在Fe掺杂量x=0.1时,薄膜的铁电性能最好,具有最高的剩余极化强度(Pr=28.74μC/cm2),最小的矫顽场(Ec=213 k V/cm)和最低的漏电流密度(J=5.3×10-7A/cm2);对比分析了BITF0.1/Si,BITF0.1/LNO/Si和BITF0.1/LSMO/LNO/Si三种薄膜的铁磁性能,结果表明:Fe掺杂BIT可使掺杂后的BITF既具有铁电性又具有铁磁性,取向生长的BITF0.1/LNO/Si相对于自由生长的BITF0.1/Si具有更大的饱和磁化强度,BITF0.1/LSMO/LNO/Si薄膜具有最大的Ms为500.8 emu/cm3;BITF0.1/LSMO复合薄膜具有优异的磁电耦合性能,磁电耦合系数αE随着直流偏置磁场Hbias的增加呈现先增加后减小的变化趋势,当Hbias=49.63 Oe时,αE达到了最大值,在无直流偏置磁场的调控下,αE随交流磁场频率F的增加呈线性增加的趋势,在F为100k Hz时,αE可达到47.5 V/cm Oe。(2)在(00l)择优取向生长的LNO/Si基底薄膜上制备了不同结晶温度的CFO薄膜。结果表明:不同的温度下所制备的CFO薄膜均为随机取向,且在700℃时CFO薄膜的铁磁性能最好,Ms=585 emu/cm3。(3)在CFO/LNO/Si上采用溶胶-凝胶法制备了BITF0.1铁电相,探讨了热处理升温速率对薄膜取向性、表面形貌以及铁电性的影响,并测试分析了最佳热处理升温速率下BITF0.1/CFO复合薄膜铁磁性及磁电耦合性能。结果表明:当热处理升温速率为2400℃/min时,薄膜具有最佳的铁电性能,Pr最大为28.1μC/cm2,J最小为6.68×10-9A/cm2,Ms为703 emu/cm3,磁电复合薄膜具有优异的磁电耦合性能,在无直流偏置磁场的调控时,αE随交流磁场频率F的增加线性增加,当F=100 k Hz,αE最大可达到20.1 V/cm Oe。
二、溶胶-凝胶法制备掺钕钛酸铋铁电薄膜(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、溶胶-凝胶法制备掺钕钛酸铋铁电薄膜(论文提纲范文)
(1)(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的结构及电学性能:点缺陷效应研究进展(论文提纲范文)
1 (Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的晶体结构及电学性能 |
2 (Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的点缺陷 |
2.1 阳离子挥发引入点缺陷 |
2.2 添加过量离子改变点缺陷浓度 |
2.3 改变高温烧结气氛引起点缺陷浓度变化 |
2.4 异价离子掺杂引入点缺陷 |
3 描述陶瓷点缺陷的手段 |
4 离子非计量比对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的影响 |
4.1 Bi3+离子非计量比 |
4.2 Na+离子非计量比 |
4.3 (Bi3+Na+)离子非计量比 |
4.4 Ti4+离子非计量比 |
5 离子掺杂对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的影响 |
5.1 晶格B位+3价离子掺杂 |
5.1.1 Al3+掺杂 |
5.1.2 Fe3+掺杂 |
5.1.3 Co3+掺杂 |
5.2 晶格B位+4价离子掺杂 |
5.3 晶格B位+5价离子掺杂 |
5.4 晶格B位复合离子掺杂 |
5.5 晶格A位+1价离子掺杂 |
5.6 晶格A位+2价离子掺杂 |
5.7 晶格A位+3价离子掺杂 |
5.7.1 La3+掺杂 |
5.7.2 Er3+掺杂 |
5.7.3 Ga3+掺杂 |
5.7.4 Dy3+掺杂 |
5.7.5 Y3+掺杂 |
6 工艺对(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的影响 |
6.1 气氛的影响 |
6.1.1 烧结过程引入氮气和氧气 |
6.1.2 预烧和烧结过程均引入氮气和氧气 |
6.2 烧结温度及保温时间之影响 |
6.3 烧结升降温速率的影响 |
6.4 预烧温度及保温时间的影响 |
7 结语 |
(2)BDT/CCF无铅磁电复合薄膜的制备及性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 铁电材料 |
1.2.1 铁电材料概述 |
1.2.2 铋系层状铁电材料:钛酸铋 |
1.3 铁磁材料 |
1.3.1 铁磁材料概述 |
1.3.2 尖晶石结构铁磁材料:铁酸钴 |
1.4 磁电复合材料 |
1.4.1 磁电复合材料背景简介 |
1.4.2 磁电耦合机制 |
1.5 磁电复合薄膜的研究现状 |
1.5.1 磁电复合薄膜的应用 |
1.5.2 磁电复合薄膜分类 |
1.5.3 磁电复合薄膜制备方法 |
1.6 本论文研究内容与意义 |
第二章 实验原料、仪器及表征方法 |
2.1 实验所用原料和仪器 |
2.2 实验表征方法 |
2.2.1 X射线衍射(XRD) |
2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM) |
2.2.3 原子力显微镜(AFM) |
2.2.4 半导体参数分析仪 |
2.2.5 铁电性能分析 |
2.2.6 光致发光光谱 |
2.2.7 紫外-可见-近红外分光光度计 |
2.2.8 磁性能分析 |
2.2.9 磁电耦合性能分析 |
第三章 Dy掺杂BDT铁电薄膜的制备、表征与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 BDT薄膜的制备流程 |
3.2.1 Sol-gel法制备BDT前驱体溶液 |
3.2.2 BIT粉体制备过程 |
3.2.3 旋涂技术制备BDT薄膜 |
3.2.4 制备顶电极 |
3.3 实验结果讨论 |
3.3.1 BIT粉体的XRD表征 |
3.3.2 BDT薄膜的XRD分析 |
3.3.3 BDT薄膜的SEM表面和断面形貌分析 |
3.3.4 BDT薄膜的AFM形貌分析 |
3.3.5 BDT薄膜的铁电性能分析 |
3.3.6 BDT薄膜的漏电流分析 |
3.3.7 BDT薄膜的光致发光性能分析 |
3.3.8 BDT薄膜的紫外可见吸收光谱分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 Cu掺杂CCF铁磁薄膜的制备、表征及性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 CCF薄膜的制备流程 |
4.2.1 溶胶凝胶法制备CCF前驱体溶液 |
4.2.2 CFO粉体制备过程 |
4.2.3 旋涂技术制备CCF薄膜 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 CFO粉体的XRD分析 |
4.3.2 CCF 薄膜的 XRD 分析 |
4.3.3 CCF薄膜的SEM表面和断面形貌分析 |
4.3.4 CCF薄膜的AFM表面形貌分析 |
4.3.5 CCF薄膜的铁磁性能分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 BDT/CCF磁电复合薄膜的制备、表征和性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 BDT/CCF薄膜的制备流程 |
5.2.1 溶胶凝胶法制备BDT/CCF前驱体溶液 |
5.2.2 旋涂技术制备BDT/CCF薄膜 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 BDT/CCF薄膜在不同气氛下的XRD分析 |
5.3.2 BDT/CCF薄膜在不同气氛下的SEM表面和断面形貌分析 |
5.3.3 BDT/CCF薄膜在不同气氛下的铁电性能分析 |
5.3.4 BDT/CCF薄膜在不同气氛下的铁磁性能分析 |
5.3.5 BDT/CCF薄膜在不同气氛下的磁电耦合性能分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结 |
6.1 实验结果总结 |
6.2 本文的创新点、不足与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
(3)Bi0.5Na0.5Ti1-xFexO3-δ/NiFe2-xNdxO4无铅磁电复合薄膜的制备和性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 磁电材料 |
1.2.1 磁电耦合效应和磁电材料的概述 |
1.3 铁电材料的概述 |
1.3.1 铁电材料的基本特性 |
1.3.2 铁电材料的分类 |
1.4 铁磁材料的概述 |
1.4.1 铁磁材料的基本特性 |
1.4.2 常用的铁磁材料 |
1.5 磁电复合薄膜 |
1.5.2 磁电耦合效应机制 |
1.5.3 磁电复合薄膜现存问题 |
1.5.4 磁电复合薄膜的结构类型 |
1.5.5 磁电复合薄膜制备可行的方法 |
1.6 本论文的研究意义及内容 |
第二章 实验所用的测试仪器、材料和表征方法 |
2.1 实验所用仪器和材料 |
2.2 实验表征手段以及相关仪器 |
2.2.1 同步热分析仪STA449F3 |
2.2.2 转靶X射线衍射仪(Rigaku D/MAX2500VL/PC) |
2.2.3 场发射扫描电子显微镜(SU8020) |
2.2.4 显微共焦激光拉曼光谱仪(I-Raman plus,B&W Tek Inc.,USA) |
2.2.5 X射线光电子能谱仪(ESCALAB250Xi) |
2.2.6 铁电测试仪(Radiant Precision LC,Radiant Technology,USA) |
2.2.7 原子力显微镜(Dimension Icon) |
2.2.8 半导体测试仪(4200-SCS,Keithley,USA) |
2.2.9 磁学测量系统(SQUID-VSM,Quantum Design,USA) |
2.2.10 磁电电压系数测试系统 |
第三章 旋涂层数对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜结构和性能的影响 |
3.1 引言 |
3.2 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜以及粉体制备流程 |
3.3 最佳退火温度的确定 |
3.3.1 不同退火温度的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粉体的 XRD谱 |
3.3.2 不同退火温度的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粉体的 XRD谱 |
3.3.3 不同退火温度的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
3.3.4 不同退火温度的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的 SEM断面像 |
3.4 薄膜的最佳膜厚 |
3.4.1 不同旋涂层数的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的 XRD谱 |
3.4.2 不同旋涂层数的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
3.4.3 不同旋涂层数的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
3.4.4 不同旋涂层数的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电性能 |
3.4.5 不同旋涂层数的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电性能 |
3.5 本章小结 |
第四章 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的掺杂改性 |
4.1 引言 |
4.2 BNTF_x薄膜的制备 |
4.3 薄膜最佳掺杂量的确定 |
4.3.1 不同Fe~(3+)掺杂量的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的 XRD谱 |
4.3.2 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
4.3.3 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
4.3.4 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面粗糙度分析 |
4.3.5 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的拉曼光谱分析 |
4.3.6 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电性能 |
4.3.7 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电性能 |
4.3.8 Na_(0.5)Bi_(0.5)Ti_(1.98)Fe_(0.02)O_3薄膜的XPS分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 铁磁相NiFe_(2-x)Nd_xO_4薄膜的制备和表征 |
5.1 引言 |
5.2 NiFe_(2-x)Nd_xO_4薄膜以及粉体制备方法 |
5.3 实验原料以及主要使用仪器 |
5.4 实验结果分析 |
5.4.1 NiFe_2O_4干凝胶的差热-热重分析 |
5.4.2 不同退火温度的 NiFe_2O_4粉体的 XRD谱 |
5.4.3 不同Nd~(3+)掺杂量的 NiFe_2O_4薄膜的 XRD谱 |
5.4.4 不同Nd~(3+)掺杂量的NiFe_2O_4薄膜的拉曼光谱分析 |
5.4.5 不同Nd~(3+)掺杂的NiFe_2O_4薄膜的表面SEM像 |
5.4.6 不同Nd~(3+)掺杂的NiFe_2O_4薄膜的表面SEM像 |
5.4.7 不同Nd~(3+)掺杂量的NiFe_2O_4薄膜的表面粗糙度分析 |
5.4.8 不同Nd~(3+)掺杂量的NiFe_2O_4薄膜的铁磁性 |
5.4.9 NiFe_(1.98)Nd_(0.02)O_4薄膜的XPS分析 |
5.5 本章总结 |
第六章 磁电复合薄膜的制备及性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 磁电复合薄膜的制备方法 |
6.3 实验结果分析 |
6.3.1 BN和 NB复合薄膜的XRD谱 |
6.3.2 复合薄膜NB、BN的 SEM形貌分析 |
6.3.3 复合薄膜NB、BN的 J-E曲线 |
6.3.4 复合薄膜NB、BN的电滞回线 |
6.3.5 复合薄膜NB、BN的磁滞回线 |
6.3.7 复合薄膜NB、BN的磁电耦合效应 |
6.4 本章总结 |
第七章 总结 |
展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术成果 |
(4)Na0.5Bi0.5TiO3基铁电薄膜的光伏与储能特性(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 铁电材料和铁电薄膜 |
1.2.1 铁电材料 |
1.2.2 铁电薄膜 |
1.3 铁电材料的储能特性 |
1.3.1 铁电材料储能特性的研究进展 |
1.3.2 铁电材料储能特性的相关参数 |
1.4 铁电材料的光伏特性 |
1.5 本文的选题依据和主要内容 |
1.5.1 选题依据 |
1.5.2 主要内容 |
第二章 NBT基薄膜的制备及表征方法 |
2.1 溶胶-凝胶法制备NBT基薄膜 |
2.1.1 溶胶-凝胶法 |
2.1.2 薄膜的制备 |
2.2 结构表征 |
2.2.1 X射线衍射(XRD)原理 |
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)的原理 |
2.2.3 原子力显微镜(AFM)的原理 |
2.3 光学性能表征 |
2.3.1 光学带隙测试设备和原理 |
2.3.2 光谱响应测试设备和原理 |
2.4 电学性能表征 |
2.4.1 多铁性能测试设备及测试方法 |
2.4.2 变温介电测试设备及测量方法 |
第三章 NBT-BMO薄膜的光伏特性 |
3.1 NBT和 NBT-BMO薄膜的制备 |
3.2 NBT-BMO薄膜的结构特性 |
3.2.1 X射线衍射图谱(XRD)分析 |
3.2.2 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
3.3 NBT和 NBT-BMO薄膜的电学性质表征 |
3.3.1 铁电性能分析 |
3.3.2 变温介电性能表征 |
3.3.3 漏电流性能分析 |
3.4 NBT和 NBT-BMO薄膜的光学特性表征 |
3.4.1 光学带隙表征 |
3.4.2 光响应表征与分析 |
3.4.3 薄膜J-V曲线表征和分析 |
3.4.4 光伏效应机理图 |
3.5 小结 |
第四章 NBT-BMO-LM薄膜的储能特性 |
4.1 NBT-BMO-LM薄膜的制备 |
4.2 NBT-BMO-LM薄膜的结构表征 |
4.2.1 薄膜的XRD表征 |
4.2.2 薄膜AFM图谱及其分析 |
4.3 NBT-BMO-LM薄膜的电学性质 |
4.3.1 铁电特性分析 |
4.3.2 介电分析 |
4.3.3 漏电性能分析 |
4.4 NBT-BMO-LM薄膜的储能性质 |
4.4.1 室温下的储能特性表征和分析 |
4.4.2 薄膜的温度稳定性 |
4.4.3 薄膜的变频特性分析 |
4.5 小结 |
第五章 总结和展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者攻读硕士学位期间发表和完成的论文 |
(5)钛酸铋钠基无铅能量存储陶瓷的制备与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 陶瓷储能材料的特性 |
1.3 陶瓷储能材料的制备方法 |
1.3.1 固相合成法 |
1.3.2 溶胶-凝胶法 |
1.3.3 水热合成法 |
1.4 陶瓷储能材料特性的影响因素 |
1.4.1 电滞回线和铁电畴的含义 |
1.4.2 极化的含义 |
1.4.3 击穿强度的含义 |
1.4.4 介电常数、介电损耗及居里温度 |
1.4.5 准同型相界 |
1.4.6 充放电性能 |
1.5 无铅陶瓷储能材料的研究现状 |
1.5.1 BaTiO_3基陶瓷 |
1.5.2 SrTiO_3基陶瓷 |
1.5.3 (Bi_(0.5)Na_(0.5))TiO_3基陶瓷 |
1.5.4 AgNbO_3基陶瓷 |
1.5.5 NaNbO_3基陶瓷 |
1.5.6 BiFeO_3基陶瓷 |
1.6 本文研究目的及主要内容 |
2 实验方案和性能表征 |
2.1 实验原料与试剂 |
2.2 实验仪器及设备 |
2.3 实验具体工艺流程 |
2.4 实验结果表征与性能测试 |
2.4.1 物相结构 |
2.4.2 微观结构 |
2.4.3 介电性能测试 |
2.4.4 FORC性能测试 |
2.4.5 铁电性能测试 |
2.4.6 充放电性能测试 |
3 玻璃粉掺杂BNT基陶瓷材料的制备与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 玻璃粉掺杂BNT基陶瓷材料的制备与性能研究 |
3.2.1 BNT-xCBAS储能陶瓷的物相结构和微观形貌分析 |
3.2.2 BNT-xCBAS储能陶瓷的介电性能分析 |
3.2.3 BNT-xCBAS储能陶瓷的储能性能分析 |
3.3 本章小结 |
4 (1-x)BNT-xBNN储能陶瓷的制备与性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 (1-x)BNT-xBNN储能陶瓷的制备及其性能研究 |
4.2.1 (1-x)BNT-xBNN储能陶瓷的物相结构与形貌分析 |
4.2.2 (1-x)BNT-xBNN储能陶瓷的介电性能分析 |
4.2.3 (1-x)BNT-xBNN储能陶瓷的储能性能分析 |
4.3 本章小结 |
5 (1-x)(BNT-ST)-xBNN储能陶瓷的制备与性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 (1-x)(BNT-ST)-xBNN储能陶瓷的制备与性能研究 |
5.2.1 (1-x)(BNT-ST)-xBNN储能陶瓷的物相结构和微观形貌分析 |
5.2.2 (1-x)(BNT-ST)-xBNN储能陶瓷的介电性能研究 |
5.2.3 (1-x)(BNT-ST)-xBNN储能陶瓷的FORC性能研究 |
5.2.4 (1-x)(BNT-ST)-xBNN储能陶瓷的储能性能研究 |
5.2.5 (1-x)(BNT-ST)-xBNN储能陶瓷的充放电性能研究 |
5.3 本章小结 |
6 (1-x)(BNT-ST)-xBZT陶瓷的制备与性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 (1-x)(BNT-ST)-xBZT陶瓷的制备与性能研究 |
6.2.1 (1-x)(BNT-ST)-xBZT陶瓷的物相结构及微观形貌分析 |
6.2.2 (1-x)(BNT-ST)-xBZT储能陶瓷的介电性能研究 |
6.2.3 (1-x)(BNT-ST)-xBZT储能陶瓷的储能性能研究 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位论文期间的学术成果 |
(6)钛酸铋基铁电材料光电特性及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 铁电材料的介绍 |
1.2.1 铁电材料的基本性质 |
1.2.2 铁电材料的分类 |
1.2.3 铁电材料的应用 |
1.3 铁电材料的光伏效应 |
1.4 铁电光伏效应增强的途径 |
1.4.1 复合结构 |
1.4.2 调谐带隙 |
1.4.3 修饰电极 |
1.5 Bi_4Ti_3O_(12)铁电材料 |
1.5.1 Bi_4Ti_3O_(12)的晶体结构 |
1.5.2 Bi_4Ti_3O_(12)的制备方法 |
1.5.3 Bi_4Ti_3O_(12)的光电特性研究 |
1.6 选题意义及其研究内容 |
第二章 钛酸铋基薄膜的制备工艺及表征 |
2.1 实验药品及仪器 |
2.2 溶胶凝胶法制备Bi_4Ti_3O_(12)薄膜 |
2.2.1 基底FTO的清洗 |
2.2.2 Bi_4Ti_3O_(12)薄膜制备工艺 |
2.3 薄膜的晶体结构与形貌表征 |
2.3.1 Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的晶体结构分析 |
2.3.2 Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的形貌表征 |
2.3.3 Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的形貌与工艺优化 |
2.4 薄膜的性能测试方法及Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的性能 |
2.4.1 紫外-可见吸收光谱测试(UV-vis) |
2.4.2 电流密度-时间曲线测试 |
2.4.3 电流密度-电压测试 |
2.4.4 金属电极的制备 |
2.5 本章小结 |
第三章 Bi_4Ti_3O_(12)及其复合薄膜的制备及光电性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的制备 |
3.3 Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的表征 |
3.3.1 物相分析 |
3.3.2 形貌表征 |
3.3.3 紫外-可见吸收谱分析 |
3.4 Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的光电特性 |
3.5 相对厚度对Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜光电响应的影响 |
3.6 外加偏压对Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜光电响应的影响 |
3.7 极化对Bi_4Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜光电响应的影响 |
3.8 本章小结 |
第四章 La元素掺杂Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的制备及光电特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 Bi_(4-x)La_xTi_3O_(12)薄膜的制备 |
4.3 Bi_(4-x)La_xTi_3O_(12)薄膜的表征 |
4.3.1 Bi_(4-x)La_xTi_3O_(12)薄膜的物相分析 |
4.3.2 Bi_(4-x)La_xTi_3O_(12)薄膜的形貌与成分 |
4.4 Bi_(4-x)La_xTi_3O_(12)薄膜的吸收光谱 |
4.5 不同La掺杂量对Bi_4Ti_3O_(12)薄膜光电响应的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的制备及光电性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的制备 |
5.3 Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的表征 |
5.3.1 Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的物相分析 |
5.3.2 Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的形貌分析 |
5.4 Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的吸收谱 |
5.5 Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)/TiO_2复合薄膜的光电性能 |
5.6 本章小节 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(7)基于云母基底的柔性铁电薄膜的制备及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 铁电材料的概述 |
1.1.1 铁电材料 |
1.1.2 铁电材料的分类 |
1.1.3 铁电材料的应用 |
1.2 无铅铁电材料 |
1.2.1 钛酸铋 |
1.2.2 氧化铪 |
1.3 柔性电子的发展 |
1.3.1 柔性电子 |
1.3.2 柔性电子的制备方法 |
1.4 本论文的选题依据及研究内容 |
1.4.1 本论文的选题依据 |
1.4.2 本论文的研究内容 |
第2章 铁电薄膜的制备及其测试方法简介 |
2.1 铁电薄膜的制备方法 |
2.1.1 溶胶-凝胶法 |
2.1.2 脉冲激光沉积法 |
2.1.3 金属有机物化学气相沉积法 |
2.1.4 溅射法 |
2.2 铁电薄膜微观结构分析测试方法 |
2.2.1 X射线衍射分析 |
2.2.2 扫描电子显微镜 |
2.2.3 压电力显微镜 |
2.2.4 EDS元素分析 |
2.2.5 铁电分析仪测试 |
2.2.6 半导体分析仪测试 |
第3章 柔性BNT铁电薄膜的制备及其性能研究 |
3.1 柔性衬底的制备及其表征 |
3.2 BNT铁电薄膜的溶胶-凝胶法制备 |
3.2.1 BNT前驱体溶液的配制 |
3.2.2 BNT铁电薄膜的制备 |
3.3 柔性BNT铁电薄膜的表征 |
3.3.1 柔性BNT铁电薄膜的物质结构分析 |
3.3.2 柔性BNT铁电薄膜的表面形貌分析 |
3.3.3 柔性BNT铁电薄膜的压电性能分析 |
3.3.4 柔性BNT铁电薄膜的电学性能测试 |
3.4 柔性BNT铁电薄膜在弯曲条件下的性能测试 |
3.4.1 弯曲半径对电滞回线的影响 |
3.4.2 弯曲半径对“蝴蝶曲线”的影响 |
3.4.3 弯曲半径对疲劳性能的影响 |
3.4.4 弯曲半径对保持性能的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 柔性HZO铁电薄膜的制备及其性能研究 |
4.1 HZO铁电薄膜的溶胶-凝胶法制备 |
4.1.1 HZO前驱体溶液的配制 |
4.1.2 柔性HZO铁电薄膜的制备 |
4.2 柔性HZO铁电薄膜的表征 |
4.2.1 柔性HZO铁电薄膜的物质结构分析 |
4.2.2 柔性HZO铁电薄膜的表面形貌分析 |
4.2.3 柔性HZO铁电薄膜的压电性能分析 |
4.3 柔性HZO铁电薄膜的电学性能测试 |
4.4 柔性HZO铁电薄膜在弯曲条件下的性能测试 |
4.4.1 弯曲半径对电滞回线的影响 |
4.4.2 弯曲半径对漏电流的影响 |
4.4.3 弯曲半径对保持性能的影响 |
4.4.4 弯曲半径对疲劳性能的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的学术论文及专利 |
(8)BNTZ/BFC、BNTZ/CFO无铅磁电复合薄膜的制备及磁电性能研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 磁电效应以及磁电复合材料的发展历史 |
1.2.1 磁电效应 |
1.2.2 磁电材料的发展历史 |
1.3 磁电复合薄膜 |
1.3.1 磁电复合薄膜的种类 |
1.3.2 铁电性与铁电相的类型 |
1.3.3 铁磁性与铁磁相的类型 |
1.4 复合薄膜的耦合机制及影响因素 |
1.5 磁电复合薄膜的制备方法 |
1.6 本文研究目的以及内容 |
第二章 BNTZ铁电薄膜的制备与表征 |
2.1 引言 |
2.2 本章所用仪器设备、药品与表征手段 |
2.2.1 主要仪器设备 |
2.2.2 药品的选择 |
2.2.3 本章表征手段 |
2.3 BTO和BNTZ铁电薄膜的凝胶溶胶法制备 |
2.3.1 BTO和BNTZ溶胶的制备 |
2.3.2 BTO和BNTZ粉体和薄膜的制备 |
2.4 实验结果与分析 |
2.4.1 BTO粉体在不同退火温度下XRD结果与分析 |
2.4.2 BNTZ粉体的XRD结果与分析 |
2.4.3 BNTZ薄膜XRD结果与分析 |
2.4.4 BNTZ薄膜的表面形貌分析 |
2.4.5 BNTZ薄膜断面形貌分析 |
2.4.6 BNTZ薄膜铁电性能的结果与分析 |
2.4.7 BNTZ薄膜介电性能的结果与分析 |
2.5 本章总结 |
第三章 BFC和CFO薄膜的制备与表征 |
3.0 引言 |
3.1 本章所用仪器设备、药品与表征手段 |
3.1.1 主要仪器设备 |
3.1.2 药品的选择 |
3.1.3 本章表征手段 |
3.2 BFC和CFO薄膜的凝胶溶胶法制备 |
3.2.1 BFC和CFO溶胶的制备 |
3.2.2 BFC、CFO粉体和薄膜的制备 |
3.3 实验结果与分析 |
3.3.1 BFO、CFO粉体的XRD结果与分析 |
3.3.2 CFO粉体和薄膜的XRD结果与分析 |
3.3.3 BFO、BFC薄膜的表面形貌分析 |
3.3.4 BFO、BFC薄膜的断面形貌分析 |
3.3.5 CFO薄膜的表面与断面形貌分析 |
3.3.6 BFO、BFC薄膜的磁性能分析 |
3.3.7 不同厚度的CFO薄膜的磁电性能分析 |
3.4 本章总结 |
第四章 BNTZ/BFC、BNTZ/CFO薄膜的制备与表征 |
4.0 引言 |
4.1 本章所用仪器设备、药品与表征手段 |
4.1.1 本章所用仪器设备、药品借鉴第二章第三章所用。 |
4.1.2 本章表征手段 |
4.2 BNTZ/BFC、BNTZ/CFO磁电复合薄膜溶胶凝胶法的制备 |
4.2.1 复合薄膜溶胶的制备 |
4.2.2 复合薄膜的制备 |
4.3 结果讨论及分析 |
4.3.1 复合薄膜XRD分析 |
4.3.3 复合薄膜铁电性能分析 |
4.3.4 复合薄膜铁磁性能分析 |
4.3.5 BNTZ铁电薄膜、以及它在两种复合薄膜中的残余应力分析 |
4.3.6 BNTZ/BFC和BNTZ/CFO复合薄膜的磁电耦合性能分析 |
4.3.7 不同CFO厚度的BNTZ/CFO复合薄膜的磁电耦合性能分析 |
4.4 本章总结 |
第五章 总结 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术成果情况 |
(9)Bi0.5Na0.5TiO3-SrTiO3基薄膜的制备及其储能性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 脉冲功率系统概述 |
1.1.1 脉冲功率系统简介 |
1.1.2 脉冲功率系统储能介质 |
1.2 储能薄膜概述 |
1.2.1 储能薄膜的性能表征 |
1.2.2 储能薄膜的研究现状 |
1.2.3 BNT基无铅弛豫铁电体薄膜 |
1.2.4 BNT-ST基无铅弛豫铁电体薄膜 |
1.3 研究目标与研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
第2章 BNT-ST基薄膜的制备及结构、性能的表征 |
2.1 BNT-ST基薄膜的制备 |
2.1.1 实验所用原料及仪器设备 |
2.1.2 薄膜的制备工艺 |
2.2 BNT-ST基薄膜结构、性能的表征手段 |
2.2.1 物相结构 |
2.2.2 显微结构 |
2.2.3 介电性能 |
2.2.4 铁电性能 |
第3章 BNT-ST薄膜的制备工艺探索 |
3.1 络合剂对BNT-ST50薄膜的影响 |
3.1.1 络合剂对BNT-ST50薄膜的物相结构的影响 |
3.1.2 络合剂对BNT-ST50薄膜的显微结构的影响 |
3.1.3 络合剂对BNT-ST50薄膜的介电性能的影响 |
3.1.4 络合剂对BNT-ST50薄膜的储能性能的影响 |
3.2 退火温度对BNT-ST50薄膜的影响 |
3.2.1 退火温度对BNT-ST50薄膜的物相结构的影响 |
3.2.2 退火温度对BNT-ST50薄膜的显微结构的影响 |
3.2.3 退火温度对BNT-ST50薄膜的介电性能的影响 |
3.2.4 退火温度对BNT-ST50薄膜的储能性能的影响 |
3.3 本章小结 |
第4章 BNT-ST储能薄膜体系研究 |
4.1 BNT-ST薄膜的结构 |
4.1.1 BNT-ST薄膜的物相结构 |
4.1.2 BNT-ST薄膜的显微结构 |
4.2 BNT-ST薄膜的介电性能 |
4.3 BNT-ST薄膜的铁电性能与储能性能 |
4.3.1 BNT-ST薄膜的铁电性能 |
4.3.2 BNT-ST薄膜的储能性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 Mn掺杂BNT-ST50储能薄膜体系研究 |
5.1 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的结构 |
5.1.1 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的物相结构 |
5.1.2 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的显微结构 |
5.2 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的介电性能 |
5.2.1 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的介电频谱 |
5.2.2 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的偏压特性 |
5.3 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的铁电性能与储能性能 |
5.3.1 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的铁电性能 |
5.3.2 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的储能性能 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录 |
(10)以Fe掺杂Bi4Ti3O12为铁电相的磁电复合薄膜的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
1.1 磁电多铁材料 |
1.2 磁电复合薄膜材料 |
1.2.1 磁电复合薄膜中的磁电耦合效应 |
1.2.2 磁电复合薄膜的复合方式 |
1.3 磁电复合薄膜材料中铁磁相和铁电相的研究 |
1.3.1 铁磁材料的研究 |
1.3.2 铁电材料的研究 |
1.4 选题意义及研究内容 |
2 研究方案及研究条件 |
2.1 研究思路及方案 |
2.2 薄膜的制备仪器 |
2.3 实验原料及试剂 |
2.4 材料结构及性能表征所用仪器设备 |
3 BITF_x/LSMO/LNO/Si复合薄膜的制备、表征及性能研究 |
3.1 BITF_x/LSMO/LNO/Si磁电复合薄膜的制备 |
3.1.1 BITF_x溶胶的配制 |
3.1.2 BITF_x/LSMO/LNO/Si磁电复合薄膜的制备 |
3.2 BITF_x/LSMO/LNO/Si磁电复合薄膜的表征 |
3.2.1 BITF_x/LSMO/LNO/Si磁电复合薄膜的XRD分析 |
3.2.2 BITF_x粉末样品的Raman光谱分析 |
3.2.3 BITF_(0.1)/LSMO/LNO/Si复合薄膜的XPS测试分析 |
3.2.4 BITF_x/LSMO/LNO/Si复合薄膜的SEM测试分析 |
3.3 BITF_x/LSMO/LNO/Si磁电复合薄膜的性能分析 |
3.3.1 BITF_x/LSMO/LNO/Si磁电复合薄膜的铁电性能及漏电流密度分析 |
3.3.2 BITF_(0.1)/LSMO/LNO/Si磁电复合薄膜的铁磁性能分析 |
3.3.3 BITF_(0.1)/LSMO/LNO/Si磁电复合薄膜的磁电耦合效应性能分析 |
3.4 本章小结 |
4 CFO/LNO/Si薄膜的制备及性能研究 |
4.1 CFO溶胶的配制 |
4.2 CFO/Si及 CFO/LNO/Si薄膜的制备 |
4.3 CFO/Si及 CFO/LNO/Si薄膜的表征 |
4.3.1 CFO/Si及 CFO/LNO/Si薄膜的XRD分析 |
4.3.2 CFO/LNO/Si薄膜的XPS分析 |
4.3.3 CFO/LNO/Si薄膜的SEM分析 |
4.4 CFO/LNO/Si薄膜的铁磁性能分析 |
4.5 本章小结 |
5 BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的制备、表征及性能研究 |
5.1 BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的制备及表征 |
5.1.1 BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的制备 |
5.1.2 .不同热处理升温速率下BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的XRD测试分析 |
5.1.3 不同热处理升温速率下BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的SEM测试分析. |
5.2 不同热处理升温速率下BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的性能测试分析 |
5.2.1 不同热处理升温速率下BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的漏电流密度分析 |
5.2.2 不同热处理升温速率下BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的铁电性能分析 |
5.3 最佳热处理升温速率下BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的性能测试分析 |
5.3.1 最佳热处理升温速率下BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的铁磁性能分析 |
5.3.2 最佳热处理升温速率下BITF_(0.1)/CFO/LNO/Si磁电复合薄膜的磁电耦合性能分析 |
5.4 本章小结 |
6 结论 |
致谢 |
参考文献 |
作者在攻读学位期间发表的论文和专利 |
四、溶胶-凝胶法制备掺钕钛酸铋铁电薄膜(论文参考文献)
- [1](Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的结构及电学性能:点缺陷效应研究进展[J]. 陈晓明,刘丽娜,王星星,刘美丹. 陕西师范大学学报(自然科学版), 2021(04)
- [2]BDT/CCF无铅磁电复合薄膜的制备及性能研究[D]. 胡焜壮. 合肥工业大学, 2021(02)
- [3]Bi0.5Na0.5Ti1-xFexO3-δ/NiFe2-xNdxO4无铅磁电复合薄膜的制备和性能研究[D]. 司卓林. 合肥工业大学, 2021(02)
- [4]Na0.5Bi0.5TiO3基铁电薄膜的光伏与储能特性[D]. 史智锋. 内蒙古大学, 2021(12)
- [5]钛酸铋钠基无铅能量存储陶瓷的制备与性能研究[D]. 田佳豪. 陕西科技大学, 2021(09)
- [6]钛酸铋基铁电材料光电特性及其应用研究[D]. 张青. 电子科技大学, 2020(07)
- [7]基于云母基底的柔性铁电薄膜的制备及其性能研究[D]. 涂楠英. 湘潭大学, 2019(02)
- [8]BNTZ/BFC、BNTZ/CFO无铅磁电复合薄膜的制备及磁电性能研究[D]. 张晓锋. 合肥工业大学, 2019(02)
- [9]Bi0.5Na0.5TiO3-SrTiO3基薄膜的制备及其储能性能研究[D]. 黄宁. 武汉理工大学, 2019(07)
- [10]以Fe掺杂Bi4Ti3O12为铁电相的磁电复合薄膜的制备及性能研究[D]. 杨竹. 西安理工大学, 2018(01)