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oe1(光电查) - 科学论文

59 条数据
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  • 缺陷偶极子的演化及其对Fe掺杂KTN单晶铁电性能的影响

    摘要： 研究了不同铁掺杂量的掺杂钽铌酸钾晶体的铁电和压电性能及其可调性。滞回曲线和电流密度曲线表明缺陷偶极子对畴重取向有显著影响，且该影响随掺杂量增加而减弱。通过缺陷偶极子可调控铁电与压电性能，其可调性随掺杂量增加而降低。掺杂量的变化导致晶体中缺陷偶极子结构演变——从极性结构转变为非极性结构，这是缺陷偶极子主导的畴重取向转变的原因。该结果证实引入缺陷是改善和调控钙钛矿性能的有效途径，而掺杂量是控制缺陷偶极子的重要因素之一。

    关键词： 铁电性、畴取向机制、缺陷偶极子、掺杂行为

    更新于2025-11-14 17:28:48

  • 外延硅掺杂HfO?薄膜铁电性的起源

    摘要： 基于HfO2的非传统铁电（FE）材料近期被发现，在学术界和工业界均引发高度关注。外延Si掺杂HfO2薄膜的生长为理解铁电性机制开辟了新途径。本研究采用脉冲激光沉积（PLD）技术在N型SrTiO3衬底的不同晶向生长外延Si掺杂HfO2薄膜。通过压电力显微镜可写入并读取极性纳米畴，这些畴能以180°相变实现可逆翻转。不同厚度的薄膜表现出约4～5 MV/cm的矫顽场Ec和8～32 μC/cm2的剩余极化Pr。X射线衍射（XRD）与高分辨透射电镜（HRTEM）结果表明，所生长的Si掺杂HfO2薄膜具有应变萤石结构。HRTEM观测到的Hf原子网格ABAB堆垛模式明确证实，该铁电性源自非中心对称Pca21极性结构。结合软X射线吸收谱（XAS）发现，Pca21铁电晶体结构因界面应变与Si掺杂相互作用导致O子晶格畸变，进而形成纳米尺度铁电有序态下的进一步晶体场分裂。

    关键词： 高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、脉冲激光沉积（PLD）、X射线衍射（XRD）、铁电性、压电力显微镜（PFM）、X射线吸收谱（XAS）、外延硅掺杂氧化铪薄膜（Epitaxial Si-doped HfO2 thin films）、n型钛酸锶衬底（N-type SrTiO3 substrates）

    更新于2025-11-14 17:04:02

  • 高性能K0.5Na0.5NbO3陶瓷的高效合成

    摘要： 通过机械化学活化辅助工艺制备了高致密、细小且晶粒尺寸均匀的纯(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)陶瓷。其合成时间仅需100分钟，比传统固相法6-24小时的工艺缩短了72%-93%。研究详细对比了传统固相法样品，发现该工艺不仅优化了微观结构演变过程，更显著提升了电学性能?；竦玫腒NN陶瓷介电与铁电性能对初始粉体晶粒尺寸呈现强依赖性。其中优化样品HKNN100展现出优异储能特性：高电能存储密度(Wtol=1.612 J/cm3)与可恢复储能密度(Wrec=0.431 J/cm3)，这主要归因于其高达110 kV/cm的介电击穿强度(DBS)。本研究表明机械化学活化辅助法在高效制备KNN基陶瓷方面具有显著优势。

    关键词： 介电性能、铁电性、(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷、机械化学活化、微观结构

    更新于2025-11-14 17:04:02

  • 通过钙和铅共掺杂调控BiFeO?陶瓷的铁电、介电及磁性能

    摘要： 研究了Ca/Pb共掺杂对BiFeO3陶瓷结构、铁电、介电及磁性能的影响。X射线衍射和拉曼光谱显示，随着Ca/Pb浓度增加，材料发生从菱方相（空间群R3c）到立方相（空间群Pm3m）的结构转变。为补偿Ca2+掺杂引起的价态变化，在Ca离子存在下Pb离子呈现四价态。室温铁电行为取决于BiFeO3陶瓷中的Ca/Pb共掺杂及结构转变。同时，102–107 Hz频率范围内介电损耗角正切的变化及室温漏电流表明，Ca/Pb共掺杂提高了电阻率并降低了漏电流。与Sr/Pb共掺杂相比，在相同共掺浓度下，Ca/Pb共掺不仅进一步增强了铁电极化和介电性能，还将漏电流改善了两个数量级。此外，随着Ca/Pb含量增加，观测到增强的铁磁性，这可归因于结构转变有效抑制了螺旋摆线自旋结构和自旋倾斜。

    关键词： BiFeO3、铁电性、共掺杂、介电性、陶瓷、磁性

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 基于稀土（钐/钕）-镧铁氧体的钙钛矿型铁电与磁性纳米粉体的比例

    摘要： 多铁性化合物，尤其是同时展现出强铁磁性与铁电性的镧铁氧基钙钛矿纳米粉体，在多个领域被广泛研究与应用。本研究通过固相法合成了稀土元素（钐/钕）部分取代的镧铁氧基钙钛矿纳米粉体，并对其进行了表征。多铁性现象是将铁磁性与铁电性集成于单一体系的基础途径。晶粒尺寸减小及部分晶格畸变效应的引入，展示了调控与铁电行为和磁性密切相关的晶格结构、电学、光学及磁学特性的可能性。室温下，La0.9(Sm/Nd)0.1FeO3的铁电行为呈现出愈发显著的P-E磁滞回线，表明其漏电流大幅降低。倾斜的反铁磁磁滞回线显示稀土（钐/钕）离子能显著影响材料的磁学参数。

    关键词： 镧铁氧体、X射线衍射、光学与磁学性能、固相反应、铁电性、紫外-可见光谱

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 空间双电场大幅增强TiO2纳米管阵列的太阳能水分解

    摘要： 高效电荷分离对于提升光催化和光电化学（PEC）水分解中的光电转换效率至关重要。本研究通过在TiO?纳米管内外表面定向构建Au纳米层与SrTiO?纳米立方体，实现了电荷分离效率与PEC活性的协同增强。具体而言，外层具有自发铁电极化的SrTiO?纳米立方体能有效调控TiO?纳米管的能带弯曲，促进空穴向电极/电解液界面迁移以实现水氧化；同时内层Au纳米层在可见光激发下产生有利的等离激元电场，既强化电荷分离又加速电子向对电极转移以生成氢气。得益于这种空间双电场结构，该SrTiO?/TiO?/Au三元光阳极在1.23 V（vs. RHE）偏压下展现出2.11 mA cm?2的显著增强的光电流密度，较原始TiO?纳米管阵列提升近3.5倍。此外还实现了低至~0.17 V（RHE）的水氧化起始电位及优异的PEC稳定性。这些发现为高效PEC水分解体系的理性构建提供了新策略。

    关键词： 二氧化钛纳米管，水分解，等离子体，铁电性

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 掺硅HfO?中的铁电极化翻转动力学与唤醒效应

    摘要： 超薄HfO?中的铁电性为铁电存储器提供了一种可行替代方案。商业应用需要可靠的开关行为，但该材料的诸多有趣特性尚未得到解释。本文通过研究掺硅HfO?薄膜的极化翻转动力学变化，报道了电场循环后剩余极化增强的"唤醒"效应。与原始样品相比，掺硅HfO?薄膜在经历有限次铁电开关行为后表现出部分极化增强。采用以对数畴翻转时间洛伦兹分布为特征的成核限制开关模型分析了极化翻转行为，并通过蒙特卡罗方法模拟了缺陷影响下的极化翻转过程。实验结果与模拟对比表明，HfO?薄膜的唤醒效应伴随着无序态的抑制。

    关键词： 畴变、铁电性、缺陷、铁电随机存取存储器、二氧化铪、薄膜

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 非对称应变：(111)取向铁电薄膜中畴演化的重要作用

    摘要： (111)取向钙钛矿铁电薄膜的畴行为与(001)/(101)取向显著不同，从而表现出更优异的响应特性（如更高的压电响应和更低的矫顽?。Ｈ欢?，对理解这些独特性质至关重要的(111)取向铁电薄膜畴结构及其随厚度的演化规律仍不明确。本研究通过透射电子显微镜(TEM)和压电力显微镜(PFM)研究了(111)取向PbTiO3薄膜的铁电畴。我们揭示了正交相GdScO3(101)O衬底施加各向异性应变下薄膜厚度相关的畴演化过程。对比分析和电子衍射图谱表明PTO薄膜中仅存在四种铁电变体：极化方向分别沿[010]、[010]、[001]和[001]的d2+、d2-、d3+和d3-。形成了两类畴壁：d2-/d3+(d2+/d3-)畴间的"倾斜"(011)畴壁，以及d2+/d3-(d2-/d3+)畴间的"正常"(011)畴壁。周期性分布的d2+/d3+(d2-/d3-)畴宽度随薄膜厚度增加呈平方根规律增大。像差校正扫描透射电镜显示(111)取向PbTiO3薄膜的畴晶格特征与四方相铁电畴一致。PFM研究表明d2-/d3+(d2+/d3-)畴的面外与面内极化分量均不均匀，而d2+/d3+(d2-/d3-)畴具有均匀的面外极化分量和非均匀的面内极化分量。本研究阐明了各向异性应变下(111)取向四方铁电薄膜的畴结构及其与铁电性能的关联。

    关键词： 钛酸铅，透射电子显微镜，铁电性，T（温度），钙钛矿，压电力显微镜

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • Dy与过渡金属共掺杂对BiFeO3陶瓷多铁性调控的实验与理论联合研究

    摘要： 通过固相法成功合成了多铁性Dy与过渡金属（Cr、Mn、Ni）共掺杂BiFeO3陶瓷，并研究了其对磁性和铁电性能的影响。与Bi0.95Dy0.05Fe0.95Mn0.05O3相比，Bi0.95Dy0.05Fe0.95Cr0.05O3和Bi0.95Dy0.05Fe0.95Ni0.05O3陶瓷能显著改善磁性。磁性的显著增强应与Cr离子（Ni离子）和Fe离子之间的局域铁磁耦合有关，这已通过第一性原理计算得到证实。同时，实验和理论研究均表明Dy掺杂能有效提升BiFeO3的铁电性能。漏电流和导电机理分析显示，铁电性能的提升主要归因于氧空位的减少。

    关键词： 磁性、铁电性、BiFeO3、取代

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 通过萤石亚晶格的等价掺杂

    摘要： 钛酸铋（Bi4Ti3O12，简称BiT）是一种复杂的层状铁电材料，由三个类钙钛矿单元和一个类萤石单元沿横向交替堆叠构成。其基态晶体结构为单斜晶系，自发极化强度约50 μC/cm2且沿面内方向分布。BiT薄膜通常沿c轴方向生长，使极化矢量与生长取向对齐有利于多种潜在器件应用。众所周知，铁电材料的合理掺杂是调控自发极化强度和取向的有效手段。本研究通过第一性原理密度泛函理论和详细声子分析表明：相比类钙钛矿层，类萤石层中的铋原子对自发极化矢量的强度和取向具有更显著影响。低能硬声子模式特征表现为类萤石层发生横向位移及铋原子玻恩有效电荷的显著变化。因此，类萤石层中铋位点的掺杂会破坏对称性，导致横向方向形成未抵消的永久偶极矩，这为类萤石层铋位点掺杂提供了可能。我们研究了等价掺杂元素P、As和Sb，发现磷最能有效重定向自发极化——使极化强度的面外分量增强三倍，并促使自发极化矢量向横向方向旋转36.2°。

    关键词： 声子分析、掺杂、铁电性、Bi4Ti3O12、第一性原理、极化

    更新于2025-09-23 15:23:52