钕掺杂改性钛酸铋纳米管阵列的制备与表征

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1、摘要钕掺杂钛酸铋(B“NdxTi3012)以其高剩余极化强度、良好的抗疲劳特性和介电响应快等优点，成为人们近年来研究的热点。本论文采用溶胶．凝胶模板法，通过把溶胶凝胶工艺和纳米孔氧化铝模板结合起来制备出了Bi4．xNdxTi3012纳米管阵列，最后采用现代材料分析方法对所制备样品进行了一系列表征。主要工作及研究成果如下：l、分别在硫酸、草酸、磷酸体系中制备出高度有序纳米孔AAO模板，通过XRD及SEM表征，研究了AAO模板的基本性质和制备条件对模板有序性的影响，并提出了多孑L氧化铝膜的形成与发展模型

2、；2、以孔径分别为lOOnm和200nm的AAO膜为模板，结合传统溶胶．凝胶工艺，采用负压法制备了Bh-xNdxTi3012(x=0．4，0．75，0．85)纳米管阵列；3、采用现代材料测试方法对纳米管阵列形貌、物相、微结构、声子振动特性、电学及铁电性能进行了表征，结果表明所合成样品为正交钙钛矿相多晶结构，纳米管分散性较好且尺寸均匀，与所用模板孔径一致；TEM显示纳米管结晶性较好且晶粒尺寸均匀：Raman光谱显示，随着Nd含量的增多，对类钙钛矿层的Bi．O键及Ti06结构的振动模均有一定程度的影响，

3、表明Nd3+以取代方式进入类钙钛矿层取代A位Bi3+离子；纳米管阵列的I-v特性显示，在电压从士30V范围内变化时，对于三种Nd掺杂样品的电流密度均成非线性变化，且均在1．4×10以oA／cm2以下，具有较好的半导体特性；纳米管阵列的P．E回线显示出所合成纳米管阵列均表现出明显的铁电性，x=0．85时，剩余极化最大，只和丘分别约为1uC·cm之和133kV·em"1。关键词：Bh．xNdxTi3012；纳米管阵列：溶胶．凝胶；阳极氧化铝模板；铁电性AbstractBh_xNdxTi3012(BNdT

4、)nano-materialshavebeeninvestigatedextensivelyfortheiradvantagessuchashighremnantpolarizationeta1．．Inthispaper,thesol—geltemplatemethod，combinedsol—gelwaywi吐lnanochannelaluminatemplates，wasproposedtoprepareBNdTnanotubesarrays．Atlasttheas—preparedsample

5、swerecharacterizedviamodemmaterialsanalysismethods．Themainresearchcontentsconcludedasfollows：1、WehavestudiedthebasicpropertiesofAAOandthepropertiesofAAOconnected、析thpreparedcondictions．ThemodelofAAOfilmsWasfoundedaswellas．2、TheAAOfills、砘t11100and200珈咀n

6、anochannelswereusedaStemplates，～Bh-xNdxTi3012(X'=-0．4，0．75，0．85)nanotubesarrayswerepreparedvisdepositioninloweratmosphericpressure，combinedconditionalsol—gelprocess．3、Theas-preparednanotubesarrayswerecharacterizedviamodemmaterialsanalysismothedstoinves

7、tigatetheirmorphology,phase，micro-structure，phononvibrationalpropertyandelectricalpropertyaswellasferroelectricity．Theresultsshowthattheas-preparednanotubesexhibitorthorhombicperovskitepolycrystallinestructureofBNdT．Thesenanotubeshaveouterdiametersofab

8、out200and100nmwithwallthicknessesofabout9．7and12nrnrespectively,correspondingtotheporesdiametersoftheAAOtemplatesemployed．TEMimagesshowimprovedcrystallinityandaveragegrainsize．Ramanspectroscopyshowstheintensityofvibrationalmodesconcemed