红外探测技术现已普及多种领域，受到了世界各国的重视。热释电材料作为其核心灵敏元材料之一，已成为近年来电介质物理与材料研究的热点。作为一种典型的铁电材料，钛酸铋钠基陶瓷因其较高的退极化温度与较大的热释电系数受到了广泛的重视。总结了钛酸铋钠基热释电陶瓷的研究现状，归纳了在不同组元中增强热释电效应的手段，并进行了性能比较。结果表明，通过单组元受主掺杂可以获得兼具较高退极化温度与较大热释电系数的无铅陶瓷材料。最后对目前存在的一些问题进行了讨论。
红外探测技术 铁电材料 钛酸铋钠基热释电陶瓷 infrared detection technology ferroelectric material sodium bismuth titanate-based pyroelectric ceramic
1 1.福建火炬电子科技股份有限公司, 泉州 362000
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
工业级脉冲储能多层瓷介电容器(MLCC)是现阶段国内研制和生产电子启动装置的重要元器件, 针对国内主要有机薄膜电容器尺寸大、寿命短、可靠性较低的不足, 本研究采用传统固相反应法, 制备了SrTiO3和CaTiO3基的脉冲储能介质陶瓷材料, 研究了微量助烧剂掺杂, 以及Sr2+/Ca2+相互掺杂对陶瓷材料的介电性能的影响, 并进一步制备和研究了以(Sr,Ca)TiO3为基体MLCC性能。实验结果表明: 通过加入质量分数1.0%的助烧剂, 引入微量Bi3+ 可取代Sr2+, 提高了SrTiO3材料的介电常数, 而Bi3+对CaTiO3基材料的介电性能无明显影响; Mn元素有效抑制高温烧结中Ti4+的还原, 降低介电损耗; 加入助烧剂有效降低瓷粉的烧结温度, 提高材料的致密性。(SrxCa1-x)TiO3体系的MLCC可保持较高的介电常数和较低的介电损耗, 当 x=0.4 时, 其介电损耗tanδ=1.8×10-4, 击穿强度为59.38 V/μm, 高低温放电电流变化率为±7%, 放电稳定, 在常温和高温(125 ℃)下经1000次循环充放电实验均未失效, 是一种在不同电场强度下具有相对较优的容量稳定性以及较高可靠性的脉冲特性(Sr,Ca)TiO3基电容器陶瓷介质材料。
(Sr,Ca)TiO3 瓷粉 脉冲 多层瓷介电容器 (Sr,Ca)TiO3 ceramic powder pulse multilayer ceramic capacitor
1 1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 无机功能材料与器件实验室, 上海 200050
2 2. 中国科学院大学 材料科学与光电子工程中心, 北京 100049
3 3. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
近年来LaNiO3(LNO)作为铁电超晶格、超导异质结和催化剂材料引起了广泛关注。本研究采用简便、低成本的高分子辅助沉积法(Polymer Assisted Deposition, PAD), 在(001)取向的SrTiO3(STO)单晶衬底上制备了导电性能优异的LNO外延薄膜, 并对其进行各种结构和电学表征。摇摆曲线半高宽为0.38°, 表明LNO薄膜结晶度良好。高分辨XRD的φ扫描进一步证实LNO薄膜在STO衬底上异质外延生长。原位变温XRD测试进一步表征了LNO薄膜的外延生长过程。结果表明, 聚合物分解之后金属阳离子在单晶基体上有序释放并外延结晶。XPS结果表明, 采用PAD制备的LaNiO3薄膜不存在氧空位。薄膜表面光滑, 粗糙度为0.67 nm。在10~300 K温度区间内的变温电阻率表明LNO薄膜具有良好的导电性能。上述结果表明：PAD制备的LaNiO3薄膜具有较好的综合性能, PAD在制备外延功能薄膜材料方面具有很大的潜力。
LaNiO3 导电薄膜 高分子辅助沉积法 外延 LaNiO3 conductive film polymer assisted deposition epitaxial
1 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
设计了一种脉冲形成线用新型CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷体系，采用传统固相法通过优化组分和制备工艺，调控材料的微结构，获得了介电性能优异的介质陶瓷。其介电常数在15~35之间可调，介电损耗小于0.002，频率稳定性好。在厚度为1 mm时，介电强度高达50 kV/mm。研究了厚度对CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷介电强度的影响规律，当厚度从1 mm减小到0.1 mm时，介电强度呈非线性增大，从50 kV/mm(1 mm厚样品)提高到92 kV/mm(0.1 mm厚样品)，可见，CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的电击穿与其机械损坏具有相似性。结合CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的化学组分和微观结构，CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷优越的电击穿特性可以用弱点击穿理论解释。
脉冲形成线 介质陶瓷 介电性能 介电强度 CaO-TiO2-Al2O3 CaO-TiO2-Al2O3 pulse forming line dielectric ceramics dielectric properties dielectric breakdown strength 强激光与粒子束
2016, 28(4): 045002
热释电材料是非制冷红外探测器的关键敏感材料之一.介绍了非制冷红外探测器用热释电材料的分类以及国内外研究现状,重点评述了介电模式工作的热释电陶瓷材料的研究进展,并指出了它的发展方向.
红外探测器 热释电材料 钛酸锶钡陶瓷
中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海,200083
采用溶胶-凝胶工艺在常压下制备了SiO2气凝胶薄膜,并用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、椭偏光谱仪等表征了薄膜的结构和性能.研究结果表明,气凝胶薄膜的折射率低达1.067,对应孔洞率为87.7%,密度为0.269×103kg·m-3,热导率为0.020W·m-1·K-1(300K)时,介电常数为1.52.这些优异性能的获得,主要归因于酸/碱两步催化、溶剂替换以及胶粒表面硅烷化等三个过程.
SiO2气凝胶薄膜 常压 孔洞率 silica aerogel thin films ambient pressure porosity
1 南昌大学,物理系,江西,南昌,330047
2 中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海,200083
用射频(RF)溅射法在镀LaNiO3(LNO)底电极的Si片上沉积PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)铁电薄膜,沉积过程中基底温度为370℃,然后在大气环境中对沉积的PZT薄膜样品进行快速热退火处理(650℃,5min).用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)测量其组分,X射线衍射(XRD)分析PZT薄膜的结晶结构和取向,扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的表面形貌和微结果,RT66A标准铁电综合测试系统分析Pt/PZT/LNO电容器的铁电与介质特性，结果表明,PZT薄膜的组分、结构和性能都与溅射沉积功率有关.
射频溅射 沉积功率 钙钛矿结构 铁电薄膜 RF sputtering deposition power perovskite phase PZT PZT ferroelectric thin films
中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海,200083
采用磁控溅射方法在石英玻璃上制备了PbZrxTi1-xO3(PZT)(x=0.52)非晶薄膜,并测量了200～1100nm的紫外-可见-近红外透射光谱.基于薄膜的结构和多层结构的透射关系,发展了仅有6个拟合参数的光学常数计算模型.利用该模型,可以同时获得薄膜在宽波段范围内的光学常数和厚度,得到折射率的最大值为2.68,消光系数的最大值为0.562,拟合薄膜厚度为318.1nm.根据Tauc′s法则,得到PZT非晶薄膜的直接禁带宽度为3.75eV.最后,利用单电子振荡模型成功地解释了薄膜的折射率色散关系。
非晶薄膜 折射率 禁带宽度 PbZrxTi1-xO3 PbZrxTi1-xO3 amorphous thin films the refractive index the band gap
1 华东师范大学纳米功能材料与器件应用研究中心,上海,200062
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室,上海,200083
3 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点?笛槭?上海,200083
采用射频磁控溅射和组合靶在260℃的(111)Si上制备了不同Ni、La含量比的La-Ni-O薄膜.通过拟合2～12.5μm波长范围的反射和透射光谱,得出了薄膜在此区间的折射率和消光系数.薄膜的折射率随波长的增长均呈现单调增大的变化趋势,并且随组分的变化,此趋势没有大的变化.而消光系数的色散却对薄膜的组分具有很大的依赖性.实验结果同时表明,在La含量较高时,薄膜为无定型结构,并且具有较大的电阻率.当Ni、La含量比大于l:1.44后,薄膜具有(100)择优取向的赝立方钙钛矿结构，同时具有金属导电性.薄膜的晶面间距、电导率、折射率和消光系数随着Ni含量的增加具有相似的变化规律.并在Ni:La=1:1时,晶面间距和电阻率达到最小值,对所有实验现象,文中从LaNiO3薄膜的导电机理出发给出了理论分析,并取得了比较一致的结果.
LaNiO3薄膜 光学特性 导电性 晶格常数 LaNiO3 films optical properties electric conductivity lattice constant
1 中国科学院上海技术物理所红外物理国家实验室,上海,200083
2 河南大学物理系,河南,开封,475001
采用化学溶液分解法直接在单晶Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜,研究了不同热处理气氛(空气和氧气)对薄膜的结晶性、晶粒尺寸、电阻率以及其上面生长的锆钛酸铅(PZT)薄膜的影响.结果发现二种气氛得到的LaNiO3薄膜的电阻率相差较大,其中在氧气中制备的薄膜电阻率仅为在空气中得到的1/2.对LaNiO3薄膜的导电机制进行了讨论.
退火气氛 LaNiO3薄膜 电阻率. annealing atmosphere LaNiO 3 thin films CSD CSD resistivity
