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铁酸铋磁电薄膜的制备及其掺杂的开题报告
1. 研究背景
磁电效应指的是一种能够在磁场的作用下使电介质产生电荷分布的
效应。
由于其在传感器、储存器、显示器等领域中具有重要应用，各国
科研人员一直在开展磁电材料的研究。
其中，铁酸铋是一种具有磁电效
应的材料，其在磁场下可产生电荷分布，在电场下也具有磁性。
为了提高铁酸铋的磁电性能，掺杂技术被广泛采用。
在过去的十年中，掺杂铁酸铋磁电薄膜的研究也得到了较为广泛的关注。
然而，目前
对于铁酸铋磁电薄膜的制备及其掺杂机制还需要深入研究。
2. 研究目的
本研究旨在制备铁酸铋磁电薄膜及其掺杂样品，并探究掺杂对其磁
电性能的影响，为进一步提高铁酸铋的磁电性能提供理论和实验依据。
3. 研究内容及方法
首先，将铁酸铋薄膜通过化学气相沉积法、溅射法等进行制备，控
制工艺参数制备出质量稳定的铁酸铋薄膜。
然后，通过离子注入、溅射
掺杂等方法将样品进行硅、钙、锰等元素的掺杂改性。
最后，测试并分
析掺杂铁酸铋磁电薄膜的电-磁行为，探究掺杂对铁酸铋磁电性质的影响。
4. 研究意义
铁酸铋磁电薄膜作为磁电功能材料的一种重要类型，在储存与传送
信息等领域中具有很高的应用潜力。
本研究通过对铁酸铋磁电薄膜的制
备及掺杂机制的探究，有望在提升铁酸铋磁电性能方面有所突破。
铁酸铋薄膜的掺杂改性与光伏效应研究进展
凌飞;刘黎明;陈小波;杨培志
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2015(0)S1
【摘要】铁酸铋在室温下同时具有铁电、铁磁性能,是目前最具应用前景的无铅多铁性材料,为了实现器件应用,开展铁酸铋薄膜制备及掺杂改性研究十分重要。
最近,铁酸铋薄膜的光伏效应及太阳能电池应用受到广泛关注。
本文介绍了铁酸铋的晶体结构、铁电性能和铁酸铋薄膜的制备方法。
重点总结了铁酸铋薄膜替位掺杂及其光伏效应研究的最新进展,最后指出有关研究存在的问题和未来的重点研究方向。
【总页数】7页(P262-268)
【关键词】铁酸铋;多铁性;替位掺杂;光伏效应
【作者】凌飞;刘黎明;陈小波;杨培志
【作者单位】云南师范大学可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室;电子科技大学物理电子学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ135.32;TB383.2
【相关文献】
1.有机无机界面修饰层改善铁酸铋薄膜太阳能电池的光伏性能 [J], 孙华君;洪亭亭;刘晓芳;隋慧婷;刘朋东
2.稀土掺杂钛酸铋系铁电薄膜的制备及研究进展 [J], 于倩;刘洪成;张晓臣
3.钛酸铋铁电薄膜的改性及其复合薄膜的磁电耦合效应研究 [J], 王金斌;钟向丽;郑学军;唐明华;周益春
4.镧掺杂钛酸铋铁电薄膜的研究进展 [J], 李佳;苗鸿雁;谈国强;梁云鹤
5.铁酸铋薄膜光伏效应研究进展 [J], 周浩;高荣礼;符春林
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《NixCu1-x和ZnO团簇薄膜磁电输运性能调控》篇一一、引言近年来，随着材料科学的发展，具有优异磁电输运性能的材料在信息存储、自旋电子学等领域展现出广阔的应用前景。
NixCu1-x合金作为一种典型的铁磁性材料，其磁学和电学性能的调控对于实现高性能的磁电器件具有重要意义。
而ZnO作为一种宽带隙半导体材料，其与NixCu1-x的结合有望产生新的物理效应和性能。
本文将重点研究NixCu1-x和ZnO团簇薄膜的磁电输运性能调控，为相关领域的研究和应用提供理论支持。
二、NixCu1-x合金薄膜的制备与表征首先，我们通过磁控溅射法在适当的基底上制备了NixCu1-x 合金薄膜。
在制备过程中，我们通过调节Ni和Cu的原子比例，实现了薄膜成分的精确控制。
利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对薄膜的晶体结构和形貌进行了表征。
结果表明，随着Ni含量的增加，薄膜的晶粒尺寸逐渐减小，晶格结构发生变化。
三、NixCu1-x合金薄膜的磁学性能研究磁学性能是NixCu1-x合金薄膜的重要性能之一。
我们利用振动样品磁强计（VSM）对薄膜的磁滞回线进行了测量，并计算了饱和磁化强度（Ms）、剩余磁化强度（Mr）和矫顽力（Hc）等参数。
研究发现，随着Ni含量的增加，Ms先增大后减小，而Mr和Hc则呈现相反的趋势。
这表明Ni含量的变化对薄膜的磁学性能具有显著的调控作用。
四、ZnO团簇的引入与薄膜的磁电输运性能为了进一步提高NixCu1-x合金薄膜的磁电输运性能，我们通过溶胶凝胶法将ZnO团簇引入到薄膜中。
通过控制ZnO团簇的尺寸和分布，我们实现了对薄膜磁电输运性能的有效调控。
实验结果表明，ZnO团簇的引入可以显著提高薄膜的电阻率和磁阻效应。
此外，我们还观察到ZnO团簇与NixCu1-x合金之间存在明显的界面效应，这为进一步优化薄膜的磁电输运性能提供了新的思路。
五、磁电输运性能的调控机制分析为了深入理解NixCu1-x和ZnO团簇薄膜磁电输运性能的调控机制，我们进行了第一性原理计算和理论分析。
表面技术第52卷第10期掺杂Bi的β-Cu2Se薄膜的微观结构与热电性能周政旭，陈雨，宋贵宏*，胡方，吴玉胜*，尤俊华（沈阳工业大学 材料科学与工程学院，沈阳 110870）摘要：目的探究在β-Cu2Se薄膜中掺杂元素Bi对其组织结构及其热电性能的影响，探求Bi元素对载流子传输过程和热电性能的影响规律，为将来该类热电薄膜的研究和应用提供宝贵的经验。
方法使用粉末烧结制得Cu-Bi-Se合金靶材，使用磁控溅射的方法在含有SiO2层的单晶Si衬底上制备了不同Bi含量的β-Cu2‒x Bi x Se热电薄膜。
利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪分别研究了沉积薄膜的XRD谱、表面与截面形貌以及元素含量与分布。
利用LSR-3电阻率/塞贝克系统测量了沉积薄膜的Seebeck系数与电导率。
利用霍尔试验测量了沉积薄膜的室温载流子浓度和迁移率。
结果沉积薄膜主要由单一的β-Cu2Se相构成，在Bi掺杂量最大为1.07%（原子数分数）的薄膜还含有非常少量的α-Cu2Se相；在β-Cu2Se相薄膜中Bi的掺杂没有生成单质相而是替换点阵中的Cu而形成替位式固溶体。
在沉积的β-Cu2‒x Bi x Se薄膜中，([Bi]+[Cu])/[Se]＞2.0且具有p型导电特征。
随着温度的增加，电导率降低而Seebeck系数增加，彰显沉积薄膜的简并或半简并半导体的导电特性。
当温度低于225 ℃时，沉积薄膜功率因子随Bi掺杂量的增加而增大；当温度高于225 ℃时，掺杂量为0.29%（原子数分数）的薄膜具有最大的功率因子，进一步增加Bi掺杂量，沉积薄膜的功率因子却逐渐减小。
结论使用磁控溅射的方法可制备β-Cu2Se薄膜，掺杂适量的Bi可显著提高薄膜的功率因子。
关键词：热电薄膜；β-Cu2Se薄膜；Bi掺杂；Seebeck系数；载流子浓度中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)10-0278-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.10.023Microstructure and Thermoelectric Properties of Bi-doped β-Cu2Se Film ZHOU Zheng-xu, CHEN Yu, SONG Gui-hong*, HU Fang, WU Yu-sheng*, YOU Jun-hua(School of Materials Science and Technology, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)ABSTRACT: The Cu2Se material has attracted more attentions in the field of thermoelectric materials due to its high figure of merit, "electronic crystal phonon liquid" structure, rich constituent elements in the crust, low price and other advantages.Compared with bulk material, the film with a nearly two-dimensional structure can effectively improve the Seebeck coefficient and reduce the thermal conductivity, showing excellent thermoelectric properties. At present, the main methods to improve the thermoelectric properties include element doping, composites containing nano-sized second phase, low dimensionalization, nano structure, etc. Element doping can modulate the carrier concentration and change the energy band structure, further modulating收稿日期：2022-09-05；修订日期：2023-02-22Received：2022-09-05；Revised：2023-02-22基金项目：国家自然科学基金项目（51772193）；辽宁省“兴辽英才计划”项目（XLYC2008014）Fund：Supported by the National Natural Science Foundation of China (51772193); Supported by Liaoning Province "Xingliao Talents Program" (XLYC2008014)引文格式：周政旭, 陈雨, 宋贵宏, 等. 掺杂Bi的β-Cu2Se薄膜的微观结构与热电性能[J]. 表面技术, 2023, 52(10): 278-286.ZHOU Zheng-xu, CHEN Yu, SONG Gui-hong, et al. Microstructure and Thermoelectric Properties of Bi-doped β-Cu2Se Film[J]. Surface Technology, 2023, 52(10): 278-286.*通信作者（Corresponding author）第52卷第10期周政旭，等：掺杂Bi的β-Cu2Se薄膜的微观结构与热电性能·279·the Seebeck coefficient and electrical conductivity. Therefore, element doping has been proved to be one of the most effective methods to improve the thermoelectric properties of materials. Bi has a larger atomic radius compared with Cu. This means that doping Bi may cause lattice distortion and more point defects in Cu2Se lattice. At the same time, phonons are scattered in transmission due to mass fluctuation and periodic stress field destruction due to Bi doping, thus reducing the thermal conductivity. Thus, Bi doping helps to improve the thermoelectric performance of materials. In this work, The β-Cu2‒x Bi x Se thermoelectric films with different Bi contents were prepared by magnetron sputtering on single crystal Si substrate containing SiO2 layer with high vacuum powder sintered Cu-Bi-Se alloy target. The phase composition of deposited films was determined by XRD patterns and the surface and cross-sectional morphology of deposited films was observed by SEM. The content and distribution of the constituent elements were measured and analyzed by EDS. The Seebeck coefficient and electrical conductivity of deposited films were measured by LSR-3 resistivity and Seebeck system. The carrier concentration and mobility of deposited films at room temperature were measured by Hall experiments. The results showed that deposited films were mainly composed of single β-Cu2Se phase at room temperature. The films with the maximum Bi doping amount of 1.07at.% also contained very small amount of α-Cu2Se phase and β-Cu2Se phase. Cu atom in β-Cu2Se lattice was substituted by Bi atom and (Cu,Bi)2Se solid solution formed in the deposited films. The deposited β-Cu2‒x Bi x Se films with ([Bi]+[Cu])/[Se]>2.0 possessed p-typed conductive characteristics. In the range of measured temperature from 25 to 395 ℃, the electrical conductivity decreased and the Seebeck coefficient increased with increasing measured temperature, showing the conductive properties of degenerate or semi-degenerate semiconductors. The carrier concentration and electrical conductivity decreased, but the mobility and Seebeck coefficient increased with increasing Bi content in deposited films at room temperature. The power factor of the Bi-doped films was higher than that of the films without Bi. The power factor of the deposited film increased with Bi content increasing to 225 ℃. Above 225 ℃, the film with doping amount of 0.29at.% Bi had the highest power factor and the power factor of deposited film decreased gradually with further increasing Bi content. The power factor of β-Cu2Se film can be significantly enhanced by doping a proper amount of Bi in films.KEY WORDS: thermoelectric material; β-Cu2Se film; doping Bi; Seebeck coefficient; carrier concentration热电材料可以实现热能与电能的互相转换，在作为发电与制冷设备领域中受到了越来越多的关注。
Ni掺杂对钛酸锶钡铁电薄膜性能的影响
张训栋;杨晓静;姚熹;张良莹
【期刊名称】《压电与声光》
【年(卷),期】2005(27)4
【摘要】在醋酸水溶液体系中采用溶胶-凝胶法在P t/T i/S iO2/S i(100)衬底上制备了未掺杂和掺N i的钛酸锶钡(BST)薄膜,研究了N i的加入对BST薄膜的结构和电学性能的影响。
试验结果表明,随着N i加入量的增加,BST薄膜的晶粒尺寸减小,介电常数减小,介电损耗降低;当N i的加入量在10%(摩尔分数)时,薄膜的介电常数、介电损耗、可调性和FOM分别为230.25、0.015、30.8%、20.53。
研究结果表明,适量掺N i的钛酸锶钡薄膜能满足可调微波器件的要求。
【总页数】3页(P401-403)
【关键词】BsT薄膜;Ni掺杂;溶腌-凝胶法;介电件质;可调件
【作者】张训栋;杨晓静;姚熹;张良莹
【作者单位】同济大学功能材料研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN304
【相关文献】
1.掺杂Y2O3对钛酸锶钡铁电陶瓷材料显微结构和介电性能的影响 [J], 许春来;周和平
2.Mn-Mg共掺杂对钛酸锶钡薄膜介电性能的影响 [J], 周歧刚;翟继卫;姚熹
3.铅掺杂对钛酸锶钡铁电薄膜性能的影响 [J], 丁士华;杨晓静
4.掺杂Bi_2O_3对钛酸锶钡铁电陶瓷显微结构和介电性能的影响 [J], 许春来;周和平
5.掺杂氧化铌对钛酸锶钡铁电陶瓷材料显微结构和介电性能的影响 [J], 许春来;周和平
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外延铁酸铋薄膜铁电性和反转特性的研究彭增伟;刘保亭【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2015(44)4【摘要】采用磁控溅射的方法在以SrRuO3(SRO)为底电极的(001)取向的SrTiO3基片上制备了外延BiFeO3(BFO)薄膜,并以氧化铟锡(ITO)和金属Pt为上电极构架了ITO/BFO/SRO和Pt/BFO/SRO两种薄膜电容器,研究上电极对外延BFO薄膜铁电性和反转特性的影响。
结果表明,两种薄膜电容器均体现了良好的饱和电滞回线,当测试电场为333kV/cm时,ITO/BFO/SRO和Pt/BFO/SRO两种电容器的剩余极化强度分别为47.6μC/cm2和56μC/cm2,矫顽场分别为223kV/cm和200kV/cm。
此外,两种薄膜电容器都具有良好的保持和抗疲劳特性。
通过反转和非反转电流对时间的积分,可以计算出真实的极化强度。
当反转电压幅值为17V 时,ITO/BFO/SRO和Pt/BFO/SRO两种电容器电流的反转时间分别为0.48μs和0.32μs,真实极化强度的计算值约为41μC/cm2和47μC/cm2,此计算值和铁电净极化强度的测量值符合的很好。
【总页数】6页(P1009-1014)【关键词】外延铁酸铋薄膜;上电极;铁电性;反转特性【作者】彭增伟;刘保亭【作者单位】华北电力大学科技学院;河北大学物理科学与技术学院【正文语种】中文【中图分类】O484【相关文献】1.测试频率对钕掺杂钛酸铋铁电薄膜极化反转疲劳特性的影响 [J], 张鹏展;沈明荣;陈丽莉2.我国在多铁性铁酸铋外延薄膜受极化调制的导电特性研究取得进展 [J], 无3.稀土元素钬掺杂铁酸铋基纳米薄膜铁电性及疲劳性能的增强 [J], 李宁4.铁电薄膜钛酸铋掺杂改善铁电性及疲劳特性的研究 [J], 左伟华;王华5.掺杂对铁酸铋薄膜漏电流及铁电性的影响 [J], 谢元涛;王凤起;张弋泽;蔡苇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Nb和Co掺杂对PZT铁电薄膜电性能的影响
刘国营;柳擎;罗时军
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】2006(25)8
【摘要】用sol-gel法在ITO玻璃衬底上制备了不同比例Nb和Co掺杂的PZT 铁电薄膜,薄膜呈以(101)为首要方向的多晶结构.结果表明,Co掺杂的PZT薄膜的剩余极化强度、矫顽场强、相对介电常数和漏电流密度均大于PZT薄膜的相应值,但在掺杂x(Nb)为1%~10%内漏电流密度随着Nb掺杂比例的增加而减小,薄膜的剩余极化强度和相对介电常数也有所减小.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】刘国营;柳擎;罗时军
【作者单位】湖北汽车工业学院,理学部,湖北,十堰,442002;华中科技大学物理系,湖北,武汉,430074;华中科技大学物理系,湖北,武汉,430074;湖北汽车工业学院,理学部,湖北,十堰,442002
【正文语种】中文
【中图分类】TM28
【相关文献】
1.Nb和Co掺杂对PZT铁电薄膜电性能的影响 [J], 刘国营;柳擎
2.Co和Nb掺杂PZT铁电薄膜的制备及性能研究 [J], 王国强;王绍明;刘红日
3.Nb_2O_5掺杂对PZN-PZT压电陶瓷微观结构和电性能的影响 [J], 路朋献;马秋
花;邹文俊;侯永改;王改民;王春华
4.溶胶凝胶反提拉法制备PZT铁电薄膜及La^(3+),Ca^(2+)离子混合掺杂对薄膜结构和性能的影响 [J], 陈祝;张树人;杨成韬;王升;杨邦朝
5.电极对PZT铁电薄膜的微观结构和电性能的影响 [J], 杜文娟;陆维;郑萍;孟中岩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《铽、镝A位共掺杂铁酸铋纳米薄膜多铁特性的研究》篇一一、引言近年来，多铁材料因其独特的物理性质和潜在的应用前景，在材料科学领域引起了广泛的关注。
铁酸铋（BiFeO3）作为一种典型的多铁材料，具有丰富的物理性质和潜在的应用价值。
然而，为了进一步提高其性能，研究者们开始尝试通过元素掺杂的方式来改善其物理性质。
本篇论文旨在研究铽（Te）和镝（Dy）A位共掺杂对铁酸铋纳米薄膜多铁特性的影响。
二、研究背景及意义多铁材料同时具有铁电、铁磁等多种性质，因此具有广泛的应用前景，如传感器、记忆存储器件等。
而铁酸铋作为一种典型的多铁材料，其性能的改善对于提高器件性能具有重要意义。
元素掺杂是一种有效的改善材料性能的方法，通过引入其他元素来改变材料的晶体结构、电子结构等，从而影响其物理性质。
因此，研究铽、镝共掺杂对铁酸铋纳米薄膜多铁特性的影响，有助于我们更好地理解掺杂元素与材料性能之间的关系，为制备高性能的多铁材料提供理论依据。
三、实验方法本实验采用溶胶-凝胶法制备铽、镝A位共掺杂的铁酸铋纳米薄膜。
首先，根据化学计量比配置前驱体溶液，通过旋涂法将溶液涂覆在基底上，然后进行热处理，得到共掺杂的铁酸铋纳米薄膜。
利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对薄膜的晶体结构和形貌进行表征。
同时，通过铁电测试、磁性测试等手段研究其多铁特性。
四、实验结果与分析1. 晶体结构与形貌表征通过XRD和SEM表征，我们发现铽、镝共掺杂的铁酸铋纳米薄膜具有较好的结晶性和形貌。
掺杂元素成功进入了铁酸铋的晶体结构中，没有引起明显的结构变化。
此外，薄膜的表面平整度较高，颗粒分布均匀。
2. 多铁特性研究（1）铁电特性：我们发现在一定的温度范围内，铽、镝共掺杂的铁酸铋纳米薄膜具有较高的剩余极化强度和较小的矫顽场，这表明其具有较好的铁电性能。
与未掺杂的铁酸铋相比，掺杂后的薄膜具有更高的铁电性能。
（2）磁性特性：磁性测试结果表明，铽、镝共掺杂的铁酸铋纳米薄膜具有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力。
La和Sr共同掺杂对铁酸铋纳米颗粒结构和性能的影响刘莉;王守宇;张闯;李秀;杨佳斌;王苗苗;李松钖【期刊名称】《天津师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(036)004【摘要】为了研究镧和锶共掺对铁酸铋纳米颗粒结构和物性的影响,通过溶胶-凝胶法制备了镧和锶共掺的铁酸铋纳米颗粒La01Bi09-XSrxFeOy(x=0,0.2,0.4).通过X 线衍射、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱测试、漏电流和介电性能测试以及磁滞回线测试对样品的晶体结构、微观形貌、光学性能、电学性能和磁学性能进行表征.实验结果表明:随着锶含量的增加,样品的晶体结构从扭曲的菱方钙钛矿结构向四方结构转化,且样品的平均颗粒尺寸大幅度减小,从180nm减少到50 nm.随着锶掺杂量的增多,样品的带隙值从2.08 eⅤ减小到1.94 eⅤ;同时,LBSF纳米颗粒的导电性明显增加,使LBSF样品从绝缘体过渡为半导体.此外,随着锶含量的增加,样品的饱和磁化强度也大幅度提高.由实验结果可知,镧和锶共同掺杂可以获得铁酸铋基的纯相多铁性材料,同时可以有效调节其电导率和磁性.【总页数】7页(P21-27)【作者】刘莉;王守宇;张闯;李秀;杨佳斌;王苗苗;李松钖【作者单位】天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387;天津师范大学物理与材料科学学院,天津300387【正文语种】中文【中图分类】O175.1【相关文献】3+掺杂对(Sr,Ba,Ca)TiO3基压敏陶瓷结构和性能的影响 [J], 徐宇兴;张中太;唐子龙;李雄佳2.SrO掺杂对ZnO-Sb2O3-P2O5系统封接玻璃结构和性能的影响 [J], 贾波;冯庆;王宇飞;李艳肖3.铜离子掺杂对TiO2纳米颗粒膜结构和性能的影响 [J], 姜洪波;高濂;张青红4.Sr掺杂对La1-xSrxMnO3/LaAlO3/SrTiO3界面电子结构的影响 [J], 阮璐风;王磊;孙得彦掺杂对SrTiO_3纳米颗粒光催化性能的影响 [J], 廖锡龙;毛田田;杨云龙;汪汝武;熊祖钊;王登京因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
