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采用大气等离子喷涂在粒子完全熔化条件下制备的Sr掺杂LaMnO3(LSM)阴极由于三相反应界面和贯通孔隙数量不足，其阴极阻抗较大。针对这一问题，通过在LSM微粉中加入20%(体积分数)亚微米石墨经团聚造粒获得LSM/石墨复合粉末，采用大气等离子喷涂在不同功率下制备了LSM阴极，采用扫描电子显微镜法(SEM)、能量散射光谱(EDS)及X射线衍射光谱法(XRD)表征了阴极的组织结构和相结构，研究了电弧功率对LSM阴极结构与性能的影响。大气等离子喷涂制备的阴极在经过800℃热处理去除石墨后呈现稳定的钙钛矿结构，其中均匀分布着直径1～2μm的孔隙，表观孔隙率大于10%，且随电弧功率的增加而减小。28 ...

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LSM阴极 大气等离子喷涂 固体氧化物燃料电池 相结构 阴极极化

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采用固相反应法制备了(1-x)BaTiO_3-xDyFeO_3二元体系钙钛矿结构固溶体陶瓷，研究了其磁性性能随组分和温度的演变规律，分析了相组成对磁学特性的影响。结果表明：随着x的增大，磁性元素浓度增加导致高场下磁化强度以及动态磁化率大体呈上升趋势；分别对静态和动态磁化率随温度变化曲线进行拟合，发现均可满足Curie-Weiss定律，但两者拟合参数显示出明显差异。在中间组分范围出现少量磁性的焦绿石相以及类DyFeO_3相，这些相在低磁场下对磁性性能影响显著，导致对应磁学参数具有明显的波动。

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磁性性能 单相多铁性材料 钛酸钡-铁酸镝固溶体

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采用传统固相法合成了不同取代量的类钙钛矿结构YxLa2-xTi2O7陶瓷,研究了Y3+取代对La2Ti2O7压电陶瓷相结构及电性能的影响.结果表明,Y3+的最大固溶量是x=0.20,在固溶极限以下所合成的陶瓷为单一的四层类钙钛矿纯相;A位Y3+的取代使得La2 Ti2 O7陶瓷的介电常数增加,介电损耗减小,且取代后陶瓷介电常数随频率变化的稳定性更好;Y3+的加入提升了陶瓷的微波性能,使陶瓷的谐振频率变大,品质因数升高,介电损耗下降,其中Y0.10 La1.90 Ti2 O7陶瓷的微波性能最好.

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A位Y3+取代 类钙钛矿结构 微波性能 压电陶瓷

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自2009年以来,有机-无机卤化物钙钛矿因其独特的光学和电学性能,在光电材料领域受到了广泛的研究,尤其是Pb基的卤化物钙钛矿太阳能电池,目前光电转换效率高达创纪录的约25.2%,显示出强大的商业化潜力。然而,Pb元素的毒性及因而导致的环境隐患问题,一直是其产业化过程中的顾虑之一。因此,寻求能替代Pb的环境友好的元素,是一个十分重要的课题。Pb基钙钛矿材料优异的光电特性来源于Pb~(2+)的最外层6s~2孤对电子,与Pb元素同主族的Sn元素能够形成三维钙钛矿结构且同样具有惰性5s~2外层电子结构,因而是替代Pb的首选。本文系统地介绍了Sn基钙钛矿的光学和电学性质,并从薄膜制备方法和不同的器件结构...

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Sn基 成膜方法 器件结构 太阳能电池 有机/无机钙钛矿

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采用传统固相法合成了不同取代量的类钙钛矿结构Y_xLa_(2-x)Ti_2O_7陶瓷,研究了Y~(3+)取代对La_2Ti_2O_7压电陶瓷相结构及电性能的影响。结果表明,Y~(3+)的最大固溶量是x=0.20,在固溶极限以下所合成的陶瓷为单一的四层类钙钛矿纯相;A位Y~(3+)的取代使得La_2Ti_2O_7陶瓷的介电常数增加,介电损耗减小,且取代后陶瓷介电常数随频率变化的稳定性更好;Y~(3+)的加入提升了陶瓷的微波性能,使陶瓷的谐振频率变大,品质因数升高,介电损耗下降,其中Y_(0.10)La_(1.90)Ti_2O_7陶瓷的微波性能最好。

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A位Y~(3+)取代 类钙钛矿结构 微波性能 压电陶瓷

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采用固相反应法制备了La0.5Sr0.5CoO3样品,利用X射线衍射仪和拉曼光谱仪对样品结构进行分析。XRD结果显示,La0.5Sr0.5CoO3样品为单相的立方钙钛矿结构。拉曼光谱图中可看到由氧八面体旋转产生的谱峰以及由Co—O键角及键长振动形成的二级拉曼峰。利用第一性原理的方法计算了La0.5Sr0.5CoO3的能带、态密度与分波态密度,结果表明Sr2+的掺入可以使不导电的钙钛矿型氧化物LaCoO3的导电性发生改变,这对钙钛矿型氧化物LaCoO3的电导特性研究具有指导意义。

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LACOO3 Sr2+掺杂 第一性原理 电导性能 钙钛矿型氧化物 拉曼光谱

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采用固相反应法制备了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3样品,利用X射线衍射仪和拉曼光谱仪对样品结构进行分析。XRD结果显示,La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3样品为单相的立方钙钛矿结构。拉曼光谱图中可看到由氧八面体旋转产生的谱峰以及由Co—O键角及键长振动形成的二级拉曼峰。利用第一性原理的方法计算了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3的能带、态密度与分波态密度,结果表明Sr~(2+)的掺入可以使不导电的钙钛矿型氧化物LaCoO_3的导电性发生改变,这对钙钛矿型氧化物LaCoO_3的电导特性研究具有指导意义。

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LaCoO_3 Sr~(2+)掺杂 第一性原理 电导性能 钙钛矿型氧化物 拉曼光谱

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抗生素污染对水生和陆地生态环境系统造成严重的威胁. 在世界各地的水性环境中普遍检测到第二代合成氟喹诺酮类抗生素—诺氟沙星. 因此, 水环境中残留诺氟沙星的去除成为当今研究热点. 在现有去除方法中, 光催化技术因其采用太阳光作为能源、污染物完全矿化及不产生二次污染等优点而被认为是非常有效的方法, 在水处理工业中得到了广泛的关注. 已有研究表明, pH值是影响光催化降解污染物的一个重要因素, 大多数半导体光催化剂的最佳pH被限制在较窄的近中性范围内. 当pH变为酸性或碱性时, 污染物的降解速度显著降低. 我们研究发现, 在太阳光下钨酸铋(SSL/Bi2WO6)催化降解诺氟沙星时, 在pH=5.0–10.8表现出较快的去除速率, 其中pH=8.6时效果最佳, 目前优化降解效果多通过酸碱调整初始溶液的pH至最佳值. 进一步研究发现, 即使将反应初始溶液pH值调整到最佳, 随着诺氟沙星的不断降解, 反应溶液的pH值持续降低直至3.0. 溶液不断酸化导致偏离最佳条件, 从而减缓诺氟沙星的降解. 这说明通过简单的酸碱滴定优化溶液初始pH值不能阻止反应过程中溶液的酸化, 也不能解决酸化导致的降效问题. 基于上述问题, 本文提出针对溶液pH值改变对体系效率影响的新方法.本文以钙钛矿结构的Bi2WO6为光催化剂, 诺氟沙星为探针化合物, 详细研究了在不同pH值下SSL/Bi2WO6体系催化性能. 为描述SSL/Bi2WO6反应的合理性, 首先提出了OH–富集Bi2WO6模型, 并考察了Mg2+和Ca2+两种离子对反应的影响. 在预吸附阶段pH值明显降低, 说明溶液中的羟基离子被吸附到Bi2WO6表面. 光催化反应开始后, pH值以较低的速率持续降低, 说明在降解过程中溶液中的羟基离子可能由于低分子有机酸和二氧化碳的形成而逐渐被消耗. 因此, 在Bi2WO6表面及其附近维持较高浓度的羟基离子是改善或保持探针快速分解的关键途径. 我们在极碱pH环境中引入NH4+缓冲体系, 以持续提供羟基离子生成·OH自由基, 同时可防止溶液酸化, 从而使诺氟沙星的去除率和矿化率在碱性条件下均达到更好的效果. 另一方面, 在酸性pH条件下, 通过加入铁盐(即形成替代的SSL/Fe3+/Bi2WO6过程)显著提高了SSL/Bi2WO6去除诺氟沙星的效率. 这主要归因于SSL/Fe3+提供的均匀光敏化机制; 同时, Fe3+在SSL/Bi2WO6过程中对电子传递起到辅助作用. SSL/Fe3+/Bi2WO6工艺可以在较宽的酸性pH(2–4)范围内使用, 且pH=3.0时性能最好. 在SSL/Fe3+/Bi2WO6过程中, 诺氟沙星的降解速率随着[Fe3+]的增加而增大, 过剂量时降解趋于平稳.

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光催化 扩展pH范围 诺氟沙星 水 钨酸铋

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热释电红外探测器作为一种成本低廉，性能可靠的非制冷红外探测器，广泛地应用于工业生产、安全消防、搜索救援等社会生活中。近年来，随着探测需求的发展，对热释电红外探测器提出了微型化、集成化、专门化和智能化的要求；同时微机电系统（Micro-electro-mechanical System，MEMS）制造技术的进步也为器件的多样化发展提供了帮助。锆钛酸铅 [Pb(Zr0.25Ti0.75)O3，PZT] 薄膜作为典型的铁电压电材料广泛应用于各类传感器。随着制备条件的改善，磁控溅射能够制备出性能良好的PZT薄膜，进而利用该薄膜制备出热释电红外探测器线阵列来满足人们在气体检测、环境污染防治和食品安全检测等方面的探测需求。本文将PZT薄膜作为探测器线阵列的敏感层，设计了探测器线阵列的整体结构，研究了PZT薄膜的图形化工艺，完成了探测器线阵列的器件制备，并对器件的介电性能和热释电响应进行了测试，主要的研究内容如下： 1. 提出了线阵列的整体设计方案。选用了背部腐蚀出硅杯的基底结构作为线阵列的热绝缘结构；详细介绍了各功能层的作用，在上电极引线经过下电极边缘的地方设计增加绝缘层，避免因上电极引线接触下电极而导致上下电极导通的情况出现。设计了对各功能层进行图形化的掩膜板，介绍了在进行双面对准和单面对准的过程中，对准标记的作用和对准操作方法，以便操作过程中快速地进行基片和掩膜板的对准。 2. 研究了探测器线阵列的制备流程。采用了质量分数为30%的KOH溶液在80oC的条件下对硅片进行腐蚀。通过计算经过不同腐蚀时长的硅杯深度，得到了该溶液对硅片的腐蚀速率为1.035 μm/min，从而可以通过控制腐蚀时长来获得想要的硅杯剩余厚度。研究了光刻胶厚度对下电极层图形化的影响，当光刻胶厚度为3 μm时，经过剥离后的下电极图形和引线均完整，同时下电极边缘整齐，图形区域外没有多余的金属层附着。 3. 使用射频磁控溅射的方式在基底上制备PZT薄膜。在基片温度为500oC的条件下制备PZT薄膜，并在650oC的温度下对薄膜进行快速退火处理。对薄膜进行了形貌观察和性能测试，结果发现退火后的PZT呈现钙钛矿结构，随机取向生长，没有其他杂相的存在；同时在1 kHz的频率下，薄膜的介电常数为430，介电损耗为0.02，表现出良好的介电性能。对PZT薄膜的图形化过程进行了研究。为了能够在4英寸硅片上对PZT薄膜取得良好的图形化效果，配制了3种不同成分的复合腐蚀液对PZT薄膜进行腐蚀研究。结果显示3号腐蚀液腐蚀效果较好，在将下电极焊点上PZT薄膜完全腐蚀掉的同时，并没有对探测单元上的薄膜造成过腐蚀的现象。并且该腐蚀液能够对4英寸硅片上绝大部分器件完成图形化操作，以便后续操作的进行。 4. 使用射频磁控溅射镀膜的方式制备绝缘层。观察发现，绝缘层成功覆盖住下电极的边缘，使得上电极引线与上电极连通后，通过绝缘层上方到达上电极焊点，避免了上电极引线与下电极导通的情况出现，达到了设定的预期要求。使用磁控溅射镀膜的方式制备了上电极和上电极引线与焊点。由于上电极还需将热量传递给PZT薄膜，因此上电极的Cr层较薄；电极的焊点需要用金丝与封装外壳进行键合，通过实验得出，当焊点由70 nm的Cr层和100 nm的Au层组成时，可达到金丝的键合要求。搭建了红外探测器的热释电响应测试系统，并对探测器线阵列进行了热释电响应测试，成功测得了线阵列单元的响应信号，为器件性能的改进提供了基础。

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MEMS PZT 薄膜 热释电红外探测器 图形化 线阵列

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功能氧化物材料在电学、热学、磁学等方面具有丰富的物理性能，目前已被广泛应 用于各类电子器件。但随着柔性制造新要求的提出，功能氧化物柔性微器件所要求的 柔性与材料的固有属性硬脆性之间的矛盾，以及已制备柔性器件性能在柔性环境下衰退等问题都亟待解决。为此，本论文在柔性氟金云母衬底上生长钙钛矿结构氧化物薄膜，并制备柔性薄膜微器件对其微观结构和磁性、铁电性进行分析。具体研究成果如下： 1）在柔性氟金云母衬底上制备 La0.67Sr0.33MnO3 自组装纳米结构薄膜。 此项技术突破传统制造纳米结构使用贵重模板或化学刻蚀转移的方法，通过改变薄膜厚度调节纳米柱的形态和密度，进而调控薄膜磁性。该自组装薄膜在铁磁共振测试中表现出与厚度相关的特性，尤其对 50 nm 厚的薄膜，在铁磁共振的弯曲测试甚至极端卷曲状态下都呈现出较高的稳定性，有望应用于柔性自旋稳定器件中。 2） 利用磁控溅射技术在柔性氟金云母衬底上制备出高质量的全无机、 无铅铁电薄 膜 BaTiO3 薄膜。该 BaTiO3 薄膜具有良好的铁电稳定性：在弯曲半径 4 mm、机械疲劳次数 104 次下保持良好的铁电性能；而且经历 106 次极化翻转时该异质结构的电滞回线几乎重合， 铁电极化损失很小； 更重要的是在 25 ℃到 100 ℃的温度范围内具有良好的宽温稳定性。该 BaTiO3 薄膜在柔性铁电存储器的应用中展现出巨大的潜力。 研究结果表明：柔性氟金云母衬底上制备的钙钛矿结构薄膜微器件在复杂柔性环 境下仍保持良好的磁学和铁电性能。

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钙钛矿氧化物 镧锶锰氧 柔性 钛酸钡 无铅

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