铁电材料湿敏性能的研究进展

对湿度的精密监测关系着一些潮解材料的保存,电子仪器的测量精准度等各个方面。高性能湿度传感器在现代工业、农业、医疗等领域均具有广泛的用途。湿度敏感材料包括介电材料、半导体材料、金属材料等。作为一种特殊的含有自发电极化的介电材料,铁电材料在湿敏传感器领域的应用越来越受到人们的关注。理论上,铁电材料的电极化对于表面的极性水分子具有强的吸附作用,同时,表面附着的极性水分子也可以反过来影响铁电材料的铁电极化、介电、电阻抗等性能。因此,铁电材料在高性能湿敏传感器件中具有重要的应用前景,铁电湿敏材料具有灵敏度高、响应快、稳定性好等优点。本文综述了铁电湿敏材料的发展历史和现状,详细总结了铁电材料湿度传感的物理机制。将铁电湿敏材料按类别、性质分为铁电纳米、铁电陶瓷、铁电薄膜、铁电单晶四大部分,分别综述了它们湿敏特性的研究进展及影响湿敏性能的各种因素,以期为未来新型铁电材料的湿敏研究提供一些科学参考。     

（Ba，Sr）TiO3薄膜制备技术新进展

（Ba,Sr）TiO3（简称BST）铁电薄膜材料是目前国际上新型功能材料研究的热点之一,本文综述了钛酸锶钡（BST）铁电薄膜目前最常用的4种制备工艺,并简要介绍了BST目前的研究进展、微观结构、性能及应用,深入分析了BST铁电薄膜主要制备技术的优缺点,指出了目前铁电薄膜及其制备技术研究中应注意的问题。     

高性能铁电吸波材料

铁电材料由于具有高极化以及良好的化学、热稳定性等性质,在微波吸收领域得到了广泛关注。过去二十年,开展了大量关于铁电吸波材料的研究。系统地综述了铁电材料微波吸收的损耗机制与几类典型铁电材料的微波吸收性能。在损耗机制方面,详细论述了铁电材料的电损耗机制,包括介电损耗、电导损耗及界面损耗机制,同时对于多铁材料与铁电-磁杂化复合材料,分析了磁损耗机制以及磁-介电损耗协同机制,并对各类损耗的形成原因及作用机理进行了总结。在微波吸收性能方面,重点阐述了近些年BiFeO3基与BaTiO3基等铁电材料的微波吸收表现,包括单相材料、掺杂材料及复合材料,并对其在室温及高温下的微波吸收性能进行了比较,同时基于材料的结构、微结构与微波吸收强度及有效吸收带宽等参数的演变联系,对其微波响应机制进行了归纳。最后详细分析了影响铁电微波吸收材料发展所面临的关键问题,并对其未来的研究方向进行了展望。     

铁酸铋薄膜光伏效应研究进展

铁酸铋是目前唯一在室温下同时具有铁电性和反铁磁性的单相多铁性材料,并且这两种铁性有序之间存在磁电耦合效应,其铁电居里温度和反铁磁奈尔温度都远在室温以上,在光电器件、自旋电子器件、铁电随机存储器、磁电存储单元等领域有着广阔的应用前景。此外,作为一种典型的铁电材料,铁酸铋还具有较大的剩余极化强度、相对较小的带隙宽度以及较大的光吸收系数,理论上具有较大的光电转换效率,有望成为下一代太阳能光伏电池的备选材料。然而,目前有关铁酸铋材料光伏效应的机制还没有明确的定论,影响其光伏效应的因素较多,例如电畴、界面、厚度、退极化场、缺陷及极化强度等。欲提高铁酸铋材料的光电转换效率,许多问题亟待解决。综述了近几年来国内外关于铁酸铋薄膜光伏效应机制方面的研究。     

PZT铁电薄膜电极材料研究进展

近几年,PZT铁电存储器的商业应用受到了广泛关注,但PZT电容器的疲劳现象已成为其应用的严重障碍,变换电极是改善PZT电容器抗疲劳特性的有效方法.系统地介绍了PZT铁电薄膜用电极材料的结构、性能及其特点,比较了不同电极材料对PZT铁电薄膜结构及铁电性能的影响,并对导电金属氧化物电极改善抗疲劳特性的机制进行了一定的分析,提出了电极材料的主要问题和发展方向.     

退火工艺对CaBi4.3Ti4O15铁电薄膜性能影响

利用溶胶凝胶法制备了CaBi4.3Ti4O15 铁电薄膜材料,研究表明,退火工艺对CaBi4.3Ti4O15,铁电薄膜的结构、微观形貌、晶粒取向以及铁电性能影响较大,随着退火温度的提高,晶粒的取向为a轴择优取向,有利于样品的铁电性;气氛对薄膜的电学性能影响也较大,氧气气氛可以很好的抑制氧空位的产生,提高样品的铁电性.在氧气气氛下退火所得到样品的剩余极化强度(2P)和矫顽场(2Ec)分别为21.4μC/cm2和27.7kV/mm,介电常数在250±4%范围内,介电损耗在0.005～0.01之间,测试频率为1～1MHz,显示出较好的频率稳定性.     

低温烧结SrBi4Ti4O15／Ag复合材料的制备及其介电特性

摘要：采用固相烧结工艺制备了SrBi4Ti4O15(SBTi)／Ag铁电复合材料，通过X射线衍射、光学金相显微镜和扫描电子显微镜对材料的组成和微观结构进行了研究，并测量样品的介电温度谱。结果表明：复合材料是由SBTi和Ag两相组成。微量金属Ag的加入使SBTi铁电陶瓷的烧结温度从1120℃降低到950℃以下：可以适当提高铁电陶瓷从室温到200℃的介电常数，但对材料的介电损耗影响很小。同时Ag的加入压抑了介电温度曲线上的介电常数的Curie峰。     

元素掺杂对BiFeO_3铁磁电材料性能影响的研究进展

BiFeO3是一种室温下同时具有铁磁性和铁电性的铁磁电材料,在新型存储器件和自旋电子器件方面都有着潜在的应用前景而受到广泛的关注。本文综述了不同元素掺杂对BiFeO3铁磁电材料性能影响,并展望了BiFeO3铁磁电材料今后的研究和发展趋势。     

MgO基外延BiFeO3薄膜的结构和铁电光伏性能

目的 深入研究BiFeO3(BFO)薄膜的结晶结构、生长取向及测试温度对其介电和铁电光伏性能的影响。方法 采用偏轴磁控溅射法,分别以单晶(001)MgO基片和外延La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜作为衬底与底电极,构架Pt/BFO/LSCO/MgO异质结构的铁电电容器。采用XRD衍射仪表征LSCO和BFO薄膜的结构与生长取向,探究Pt/BFO/LSCO/MgO异质结构电容器的介电和铁电光伏性能,重点研究测试温度对其性能的综合影响。结果 X射线衍射(XRD)和Phi扫描结果表明,MgO基BFO与LSCO薄膜均为结晶良好的钙钛矿结构,且满足(00l)取向的外延生长。不同电压和频率下的介电测试表明,BFO铁电薄膜具有较强的铁电性,正负矫顽电压分别为3.36、–1.12 V,但存在明显的介电色散现象,呈现先减小、后增大的趋势。在~100 kHz时,介电损耗最小,为0.016;在8 MHz时,增加到了0.212。这主要由于不同频率下各种类型电荷的弛豫竞争机制所致。光伏性能测试表明,在室温(20 ℃)、光强250 mW/cm²紫光垂直照射下,开路电压(VOC)和短路电流(JSC)分别为0.32 V和0.21 mA/cm²。进一步提高测试温度(分别为40、60、80、100 ℃)发现,BFO铁电薄膜VOC呈先缓慢、后快速减小,而JSC呈先快速上升、后下降的趋势,并在临界温度80 ℃处展现了更快的光伏响应速度,VOC和JSC分别为0.30 V和0.96 mA/cm²。能带分析表明,底电极LSCO与上电极Pt间大的功函数差(~1 eV)使得BFO薄膜中存在较强的内建电场,这有利于分离光生载流子,从而极大提高了BFO薄膜的铁电光伏效应。结论 BFO是一种具有重要潜在应用价值的优良环保光伏候选材料,提供了一种提高BFO铁电光伏器件性能的切实可行策略。     

Ca0.075Sr0.925Bi4Ti4O15铁电陶瓷的性能

用溶胶凝胶法制备了Ca0.075Sr0.925Bi4Ti4O15(简称CSBTi)铁电陶瓷样品,研究了烧结温度对CSBTi铁电陶瓷性能的影响。结果表明:1180℃温度下烧结的CSBTi铁电陶瓷样品的铁电性能得到明显改善,剩余极化强度2Pr为19.4μC/cm2,矫顽场强度Ec为72.5kV/cm;压电常数为d33=9.8pC/N;居里温度TC=543℃,随着测试频率的增加,室温下相对介电常数εr的峰值逐渐下降,而对应的居里温度TC则随之上升,表现出弛豫铁电体的特征。     

BaTiO3铁电薄膜的研究进展

本文综述了近年来BaTiO3铁电薄膜的研究进展,就BaTiO3薄膜的制备方法、性能及其影响因素,深入分析了BaTiO3薄膜制备技术的优、缺点,展望了其应用前景.     

溶胶-凝胶法制备掺铁钛酸铋铁电薄膜光学性能的研究

通过溶胶-凝胶法制备了不同掺杂浓度的Fe-BTO铁电薄膜以减小其光学带隙,研究不同Fe掺杂浓度对BTO铁电薄膜铁电光伏效应的影响。结果表明,使用溶胶-凝胶法对BTO铁电薄膜掺杂不同浓度的Fe,所制备的薄膜结晶度较好、网状结构明显、空间分布均匀,晶粒大小均一;通过溶胶-凝胶法制备Fe-BTO铁电薄膜在Fe掺杂浓度x=0.9附近可以明显减小其禁带宽度。     

质子交换膜燃料电池双极板的研究现状及展望

质子交换膜燃料电池（PEMFC）除具有燃料电池的一般特点（如能量转化率高、环境友好等）外,同时具有可在室温快速启动、寿命长、比功率和比能量高等特点,已成为世界各国研究热点之一。双极板是PEMFC的关键部件,对其体积、重量、性能等都具有重要影响。目前,国内外有关双极板的研究主要集中在材料和流场设计方面,尤以材料设计为研究重点。本文重点阐述了国内外双极板材料和流场的研究近况,对比分析了不同材料和流场双极板的优缺点,对其应用及发展前景进行了展望。     

压电材料中相共存态与其性能的关系

由于铅元素有毒,研究人员正努力寻找高性能无铅压电材料以便取代含铅压电材料,因此如何开发高性能压电材料的机制就变得极为重要。此文利用6阶朗道-德文希尔模型计算了不同相共存态的自由能表达（包括单相,两相,三相以及四相共存）。通过计算结果发现,不同的相共存态对应不同的自发极化伸缩或者偏转的能垒：铁电相共存越多,则极化偏转能垒越低,而与顺电相共存,则可以极大地降低极化伸缩能垒,不同的能垒也导致了对材料压电介电性能不同的增强能力。同时,不同相共存点的实验结果也证明了这一发现。研究澄清了相共存态与其对性能增强能力的关系,而且重新将极化伸缩和偏转机制（自由能观点）转变成了更简单的相共存态机理（材料结构观点）,从而为寻找和制备高性能压电材料提供了一种更快捷的方式。     

基于矿物特性的太阳能储热材料研究进展

相变材料因其优越潜热被广泛应用于太阳能光热技术中,绝大多数有机相变材料的导热系数非常低,大多介于0．1～0．4W·m^-1·K^-1之间。此外,相变材料流动性大,因此需采用导热性能好、具有稳定结构的基体支撑有机相变材料,改善其应用性能。一些天然矿物具有适当的比热与导热系数、多孔道的微结构以及天然的热稳定性与化学兼容性等矿物特性,被用于支撑相变材料制备太阳能储热材料。探讨了矿物的结构特性与性能优势,总结了石墨、珍珠岩、蛭石、硅藻土、埃洛石以及石膏等矿物基太阳能储热材料的制备研究。在此基础上介绍了矿物基太阳能储热材料在太阳能建筑节能、太阳能热水器、太阳能热发电等太阳能光热领域中的应用,并展望了矿物基太阳能储热材料的发展趋势和应用前景。     

镍和锰的添加对建筑材料Sn基纳米薄膜电磁屏蔽性能的影响

世界卫生组织已证明电磁波对公众健康会带来危害。然而,最近的相关建材与电磁波联系的研究主要集中在电磁产品上。生态环境更强调新产品的开发和无害环境。这些研究没有涉及健康保健、生活材料方面,尤其是那些大块高透明材料。因此,尝试向Sn基粉末中添加Ni和Mg而使材料具有电磁屏蔽性能。因其低费用的优势,建材使用此类三元系材料,即Sn?Al?Ni(SAN),Sn?Al?Mn(SAM)。研究了采用表面包覆方法时,粉末尺寸、Ni与Mn的比例、烟囱效应、孔隙度和厚度对材料屏蔽性能的影响机制。