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铋掺杂对SrTiO_3薄膜微观结构及阻变行为的影响

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材料导报 2018年第11期32卷 1932-1937页

作者：张文博王华许积文刘国保谢航杨玲桂林电子科技大学材料科学与工程学院桂林541004

采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在p+-Si上制备了Bi掺杂SrTiO_3薄膜,构建了Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si结构阻变器件,研究了Bi掺杂量对薄膜微观结构、器件阻变行为及特性的影响。结果表明:Bi掺杂量较低时并未改变Sr_(1-x)Bi_xTiO_3薄膜的... 详细信息

采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在p+-Si上制备了Bi掺杂SrTiO_3薄膜,构建了Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si结构阻变器件,研究了Bi掺杂量对薄膜微观结构、器件阻变行为及特性的影响。结果表明:Bi掺杂量较低时并未改变Sr_(1-x)Bi_xTiO_3薄膜的相结构,但随着掺杂比例的增大,晶粒尺寸也明显增大,当掺杂量x=0.16时,有Bi4SrTi4O15及TiO2相形成;不同Bi掺杂量的Ag/Sr_(1-x)Bi_xTiO_3/p+-Si器件均呈现出双极性阻变特性,且有明显的多级阻变行为。随Bi掺杂量的增加,器件的阻变性能逐步提高,当x=0.12时器件的高、低阻态电阻比值最大,达到105左右,并且在2 000次可逆循环测试下,高、低阻态电阻比未出现衰减,表现出良好的抗疲劳特性,但当掺杂量x达到或超过0.16后,器件的性能呈下降趋势。Bi掺杂量的增大会导致器件高阻态时的导电机制从空间电荷效应(SCLC)导电机制(x<0.16)转变为肖特基势垒发射(x=0.16)。器件在低阻态下均遵循欧姆导电机制。

关键词：溶胶-凝胶钛酸锶薄膜 Ag/Sr1-xBixTiO3/p+-Si 铋掺杂阻变特性阻变存储器(RRAM)

铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷结构和性能的影响

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硅酸盐学报 2014年第5期42卷 667-671页

作者：田爱芬徐志蓬刘淑娟蒋妮杜慧玲西安科技大学材料科学与工程学院西安710054

用常压烧结法制备铋掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷(K0.5Na0.5)1-3xBixNbO3(KNBN)。研究不同铋掺杂量对KNN陶瓷结构、形貌、致密度及电学性能的影响。结果表明:在1 120℃烧结的含铋量为1%(摩尔分数)的陶瓷表现出最好的铁电和压电性能及较好... 详细信息

用常压烧结法制备铋掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷(K0.5Na0.5)1-3xBixNbO3(KNBN)。研究不同铋掺杂量对KNN陶瓷结构、形貌、致密度及电学性能的影响。结果表明:在1 120℃烧结的含铋量为1%(摩尔分数)的陶瓷表现出最好的铁电和压电性能及较好的介电性能,即压电常数最大121pC/N,P-E回线形状达到饱和,且剩余极化为12.67μC/cm2,矫顽场Ec为13.58kV/cm,介电常数为575,损耗为5.82%(频率为1kHz)。陶瓷样品在131℃从正交结构转变到四方结构,Curie温度为400℃。

关键词：铌酸钾钠无铅压电陶瓷常压烧结铋掺杂

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铋掺杂硅化镁材料的制备及热电性能

硅酸盐学报 2011年第10期39卷 1603-1607页

作者：杨梅君沈强唐新峰张联盟武汉理工大学材料研究与测试中心武汉430070 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070

采用放电等离子体烧结方法制备不同含量铋(Bi)(0、0.7%、1.0%、1.5%、2.0%,摩尔分数,下同)掺杂硅化镁(Mg2Si)热电材料,对材料进行物相、结构及热电性能分析。结果表明:Bi在Mg2Si中最佳掺量为1.5%,继续增加会有Mg2Bi3杂相生成;随着Bi掺... 详细信息

采用放电等离子体烧结方法制备不同含量铋(Bi)(0、0.7%、1.0%、1.5%、2.0%,摩尔分数,下同)掺杂硅化镁(Mg2Si)热电材料,对材料进行物相、结构及热电性能分析。结果表明:Bi在Mg2Si中最佳掺量为1.5%,继续增加会有Mg2Bi3杂相生成;随着Bi掺量的增加,材料电导率σ不断增加,当Bi掺量为1.5%时,在520K,σ出现最大值,继续增加Bi掺量,由于Mg2Si中Bi已饱和,载流子浓度不再随掺量的增加而变化,且生成的Mg2Bi3杂相会对载流子产生一定散射,σ反而下降;Bi掺杂会显著降低材料Seebeck系数α,但不同含量Bi掺杂对α影响不显著;Bi掺杂使材料热导率κ较未掺杂有微弱上升趋势,随Bi含量增加材料热导率不断降低。Mg2Si热电材料在823K、Bi掺量为1.5%时获得最大热电优值ZT,为0.67。

关键词：铋掺杂硅化镁热电性能放电等离子体烧结法

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变价元素铋掺杂钨酸铅晶体辐照损伤的研究

高能物理与核物理 2003年第6期27卷 526-531页

作者：梁玲顾牡段勇马晓辉刘峰松吴湘惠邱隆清陈铭南廖晶莹沈定中张昕宫波薛炫萍徐炜新王景成同济大学物理系上海200092 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 上海金属功能材料重点实验室上海200940

采用剂量为 4Mrad的γ射线辐照Bridgman法生长的未掺杂和掺铋钨酸铅晶体 ,研究了辐照前后晶体的透射光谱、X射线激发发射光谱 (XSL)的变化 .利用正电子湮没寿命谱 (PAT)和X光电子能谱 (XPS)的实验手段 ,对钨酸铅晶体辐照前后的微观缺陷... 详细信息

采用剂量为 4Mrad的γ射线辐照Bridgman法生长的未掺杂和掺铋钨酸铅晶体 ,研究了辐照前后晶体的透射光谱、X射线激发发射光谱 (XSL)的变化 .利用正电子湮没寿命谱 (PAT)和X光电子能谱 (XPS)的实验手段 ,对钨酸铅晶体辐照前后的微观缺陷进行了研究 ,并对其抗辐照损伤性能及微观机理进行了初步探讨 .研究表明 ,铋掺杂使得晶体中的正电子捕获中心和低价氧浓度下降 ;辐照后 ,未掺杂晶体中正电子捕获中心浓度下降 ,低价氧浓度上升 ,掺铋晶体则出现了与之完全相反的情况 ,正电子捕获中心浓度上升 ,低价氧浓度下降 .提出掺铋钨酸铅晶体中铋的掺杂辐照前主要以Bi3+占据VPb的形式存在 ,辐照使变价元素铋发生Bi3+→Bi5+的变价行为 ,Bi5+可以替代W6+格位并使得晶体内部分 (WO4 ) 2 -根团形成 (BiO3+Vo) -.

关键词：钨酸铅晶体辐照损伤铋掺杂透射光谱 X射线激发发射光谱微观缺陷正电子湮没寿命谱 X光电子能谱粒子探测器材料强子对撞机变价元素

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铋掺杂钒磷氧催化剂选择性氧化碳四烃制顺酐

石油化工 2010年第8期39卷 872-878页

作者：游海珠陆红梅何古色刘定华孙林兵刘晓勤南京工业大学化学化工学院材料化学工程国家重点实验室江苏南京210009

制备了Bi掺杂的钒磷氧(VPO)催化剂(VPOBi);分别以正丁烷和混合碳四为原料,考察了Bi掺杂量对VPOBi催化剂选择性氧化碳四烃性能的影响。在653K、气态空速2000h^(-1)条件下,正丁烷在Bi掺杂量(摩尔分数)为0.3%的VPOBi催化剂上所得顺酐收率最... 详细信息

制备了Bi掺杂的钒磷氧(VPO)催化剂(VPOBi);分别以正丁烷和混合碳四为原料,考察了Bi掺杂量对VPOBi催化剂选择性氧化碳四烃性能的影响。在653K、气态空速2000h^(-1)条件下,正丁烷在Bi掺杂量(摩尔分数)为0.3%的VPOBi催化剂上所得顺酐收率最大(40.4%),混合碳四在Bi掺杂量为0.2%的VPOBi催化剂上所得顺酐收率最大(49.2%)。采用XRD,BET,SEM,H_2-TPR等方法对催化剂进行表征。表征结果表明,Bi的掺杂使VPO催化剂中暴露的(020)晶面显著增多,改变了催化剂的形貌,增大了催化剂的比表面积,提高了催化剂晶格氧的反应性能,使晶格氧能在相对较低的温度下被H_2还原,从而显著改善了VPO催化剂选择性氧化碳四烃制顺酐的性能。

关键词：钒磷氧催化剂铋掺杂正丁烷混合碳四顺酐选择性氧化

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铋掺杂氧化铟锌薄膜晶体管的研究

复旦学报（自然科学版） 2017年第3期56卷 309-313,320页

作者：皮树斌杨建文韩炎兵张群复旦大学材料科学系TFT-LCD关键材料及技术国家工程实验室上海200433

采用射频磁控溅射法制备了以非晶铋掺杂氧化铟锌(a-IZBO)为沟道层的薄膜晶体管(TFTs).相比本征的氧化铟锌薄膜晶体管,a-IZBO-TFTs显示出更低的关态电流,正向偏移的开启电压,表明铋掺杂能有效抑制载流子浓度.在铋掺杂含量为原子百分比8.6... 详细信息

采用射频磁控溅射法制备了以非晶铋掺杂氧化铟锌(a-IZBO)为沟道层的薄膜晶体管(TFTs).相比本征的氧化铟锌薄膜晶体管,a-IZBO-TFTs显示出更低的关态电流,正向偏移的开启电压,表明铋掺杂能有效抑制载流子浓度.在铋掺杂含量为原子百分比8.6%时达到最佳的电学性能:载流子迁移率为7.5cm^2/(V·s),开关比为3×10~8,亚阈值摆幅为0.41V/decade.使用光致发光激发谱和X射线光电子能谱评价了a-IZBO沟道层中的氧空位缺陷,分析结果证实了铋的掺杂确实有效地减少了氧空位,从而抑制了半导体沟道层中的载流子浓度,对a-IZO-TFTs的总体电学性能改善起到较大的作用.

关键词：铋掺杂氧化铟锌铋(IZBO) 薄膜晶体管(TFT)

铋掺杂锗酸盐玻璃微球激光器件的制备及其光学性能研究

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铋掺杂锗酸盐玻璃微球激光器件的制备及其光学性能研究

作者：王善玉哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来,光子学器件的微型化已经成为科学研究和技术应用的重要趋势之一。光子器件的研究源于超大量数据传输的光纤通信行业。目前光子器件的尺寸普遍比较大,微型光子学器件的设计与集成成为光子学研究领域的重要课题。微腔谐振器与作为... 详细信息

近年来,光子学器件的微型化已经成为科学研究和技术应用的重要趋势之一。光子器件的研究源于超大量数据传输的光纤通信行业。目前光子器件的尺寸普遍比较大,微型光子学器件的设计与集成成为光子学研究领域的重要课题。微腔谐振器与作为耦合波导的微纳光波导是微纳集成光学中的基本单元,是研究微纳光学现象和构筑光子学器件的基石。微球激光器作为一种重要的微腔谐振光学器件,具有体积小、Q值高、阈值低、线宽窄等诸多优点,在集成光学系统和激光器领域极具应用价值。铋掺杂材料具有超宽带近红外发光特性,在研制特殊波段、多波长激光器方面极具潜力。本论文基于玻璃微球谐振腔器件极高的品质因子和铋掺杂玻璃材料的超宽带近红外发光特点,设计了一种铋掺杂锗酸盐玻璃微球激光器件并研究其发光特性,为新波段微型激光器的开发提供一种新的思路,为集成光学系统提供一种新型的窄线宽光源。本论文主要包括以下内容:1、制备了铋掺杂锗酸盐玻璃并测试其光学性能。设计了一种GeO-GaO-BaO-BiO体系玻璃组分,采用传统的高温熔融淬冷法进行玻璃融制、均化、成型制得铋掺杂锗酸盐玻璃,并测试其吸收光谱、光致发光光谱和发光寿命。通过测试曲线获得最佳铋掺杂浓度和超宽带发光效率的玻璃组分。2、以铋掺杂锗酸盐玻璃为基质采用提拉法制备玻璃丝,用CO激光器局部加热玻璃丝,烧制铋掺杂锗酸盐玻璃微球。测试微球的光学性能并调整制备工艺,利用X射线衍射仪通过XRD图案鉴定玻璃、玻璃丝和玻璃微球中的非晶态和结晶相,保证其具有较好的光学质量,制备出无析晶、光学性能良好的铋掺杂玻璃微球。3、搭建铋掺杂玻璃微球激光器件并研究其光学性能。搭建锥形光纤的制备平台,使用火焰扫描法制备锥形光纤。利用光谱分析仪检测锥形光纤的损耗特性,确保其有足够的光强耦合进微球。以铋掺杂玻璃微球同时作为增益介质和谐振腔,泵浦光和输出激光通过锥形光纤与微球耦合,实现铋掺杂玻璃微球激光器件。调整耦合条件和微球参数,在808nm的泵浦光激发下,光谱分析仪检测到1305.8nm波长的激光,其阈值泵浦功率为30mW。利用频率扫描法测量该激光透射谱线宽为0.61GHz。通过吸收泵浦功率和输出功率曲线可知吸收阈值泵浦功率为215μW,观察到其最高输出激光功率为3.56μW,没有出现饱和现象,这些工作为进一步开发集成型的微型铋掺杂激光器打下了基础。

关键词：微球激光器铋掺杂玻璃超宽带发光

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铋掺杂石英玻璃及光纤光学性能研究

铋掺杂石英玻璃及光纤光学性能研究

作者：柯豪华南理工大学

学位级别：硕士

铋掺杂玻璃与光纤材料具有覆盖整个石英光纤低损耗窗口（900-1700 nm）的超宽带近红外发光,被认为是具有应用前景的新一代光纤放大器和宽带可调谐激光器的增益材料。自21世纪初以来,大量相关研究已经被报道。目前为止,铋掺杂的硅酸盐、... 详细信息

铋掺杂玻璃与光纤材料具有覆盖整个石英光纤低损耗窗口（900-1700 nm）的超宽带近红外发光,被认为是具有应用前景的新一代光纤放大器和宽带可调谐激光器的增益材料。自21世纪初以来,大量相关研究已经被报道。目前为止,铋掺杂的硅酸盐、锗酸盐和磷酸盐等多种玻璃体系中均观察到近红外发光现象。铋掺杂的硅酸盐玻璃不仅具有超宽带近红外发光,而且具有机械性能好、易于加工、与石英光纤的熔接损耗低等优点,近几年来一直是该领域的重要关注对象。然而铋掺杂的硅酸盐玻璃仍然存在发光效率低、玻璃组分复杂和近红外发光中心不稳定等问题。针对这些问题,我们选择铋掺杂纯石英玻璃作为基质,分别掺入碱金属、碱土金属氧化物等网络改变体,氧化铝和氧化镓等网络中间体,研究金属离子种类和掺杂量对铋掺杂硅酸盐玻璃的近红外发光的影响,具体研究内容总结如下:（1）研究了碱金属离子种类和掺杂浓度对铋掺杂纯石英玻璃发光性能的影响。研究发现,随着碱金属离子半径增大或者掺杂浓度增加,近红外发光强度减小。分析认为,碱金属离子作为网络改变体,破坏了网络结构,使部分铋的近红外发光中心结构被破坏,从而导致有效发光中心数量减少,近红外发光强度减弱。研究了碱土金属离子种类和掺杂浓度对铋掺杂纯石英玻璃发光性能的影响,研究发现,随着碱土金属离子半径增大,近红外发光强度增大。随着掺杂浓度增加,近红外发强度先增强后减弱。分析认为,少量碱土金属离子对纯石英玻璃网络结构改变较小,而对铋离子价态影响较大,作用于近红外发光的低价铋离子比例增加,从而使得近红外发光强度增加,当进一步增加碱土金属离子浓度时,玻璃网络结构发生较大程度改变,有效近红外发光中心数量减少,近红外发光强度减小。（2）研究了镓铋共掺杂石英玻璃的近红外发光性能以及氧化镓对石英玻璃中近红外发光性能的影响机理。研究发现,镓元素的引入使发光峰发生较大改变,位于1400 nm的发光峰强度减小,而在1200-1300 nm之间产生新的发光峰。样品吸收峰发生改变,比较近红外发光积分强度发现,近红外发光增强。分析认为,加入氧化镓后玻璃样品中产生了新的发光中心。结合可见光谱强度变化以及傅里叶变换红外图谱分析,镓离子不仅改变玻璃网络结构,同时还改变铋离子价态。两种作用程度的差异决定了近红外发光强度的变化。对比铝铋共掺杂样品可以发现,镓铋共掺杂玻璃样品表现出更好的近红外发光性能。通过电子自旋共振和傅里叶变换红外光谱等分析手段,我们认为镓离子和铝离子在玻璃结构中均存在上述两种作用,近红外发光性能的差异主要是由于两种离子对于玻璃网络结构和铋离子价态改变程度不同。（3）综合评估上述制备的铋掺杂石英玻璃体系,选择镓铋共掺杂石英玻璃组分G5,探索芯棒制备方法。由于纯石英玻璃熔点高、黏度大,因此无法使用高温炉熔制得到玻璃块体。通过探索,发现使用高功率CO激光器熔制可以获得尺寸合适的块体玻璃并加工成纤芯。为了减少芯棒中存在的气孔,制备过程将SPS烧结和激光熔制方法结合。制成预制棒后在2000℃下缓慢拉丝,得到镓铋共掺石英基光纤。测试了光纤的光放大效果和增益性能,光纤光放大范围覆盖1000-1700 nm,光纤开关增益覆盖了O、E、S三个低损耗区间,使用5 cm光纤最大可获得6 d B开关增益。结果表明,镓铋共掺石英光纤是一种极具潜力的超宽带光放大增益材料。

关键词：铋掺杂铋镓共掺光纤近红外石英玻璃

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铋掺杂锗硅酸盐玻璃的近红外发光性能研究

铋掺杂锗硅酸盐玻璃的近红外发光性能研究

作者：陈海任华南理工大学

学位级别：硕士

近年来通过拓宽通信波段进行高速数据传输是光纤通信系统发展的方向之一。拓宽可利用的通信波段需要宽带光纤放大器,而具有宽带发光特点的增益玻璃光纤是该类器件的关键材料。铋掺杂近红外发光材料发光波长范围可覆盖1000～1800 nm,最... 详细信息

近年来通过拓宽通信波段进行高速数据传输是光纤通信系统发展的方向之一。拓宽可利用的通信波段需要宽带光纤放大器,而具有宽带发光特点的增益玻璃光纤是该类器件的关键材料。铋掺杂近红外发光材料发光波长范围可覆盖1000～1800 nm,最大半峰宽(FWHM)达300～500 nm,克服了稀土离子掺杂光放大材料带宽受限问题,有望作为新型超宽带近红外光纤增益材料。本论文选用铋掺杂锗硅酸盐玻璃体系作为研究对象,研究了基质组分、铋离子掺杂浓度、热处理制度、碱金属离子和激活离子Tm对铋离子掺杂锗硅酸盐玻璃近红外发光性能和网络结构的影响,本文的具体研究内容如下:(1)通过改变玻璃基质调控铋近红外发光各项参数,对掺铋锗硅酸盐玻璃的铋近红外发光来源有了更进一步的认识。我们发现掺铋锗硅酸盐玻璃中位于950 nm、1200 nm、1350 nm、1550 nm和1650 nm的发光峰与Ge元素有关,位于1400 nm的发光峰与Si元素有关。研究发现锗硅酸盐玻璃中[Ge O]-多元环促进与Ge元素相关的铋近红外发光中心的形成。另外,研究发现玻璃中Ge O增多导致玻璃中自由电子增多,促使Bi捕获自由电子形成低价铋离子(Bi或者Bi),最终使得1650 nm发光峰强度增强。(2)研究了碱金属浓度与种类对铋掺杂锗硅酸盐玻璃发光性能和结构的影响,加入碱金属离子后达到了增强铋近红外发光强度和拓宽铋近红外发光波长范围的目的。铋近红外发光中心不仅受到玻璃光学碱度影响,同时也受到玻璃结构影响。研究发现在铋掺杂锗硅酸盐玻璃中掺入合适浓度的碱金属离子时,能够增强1410 nm、1550 nm和1650nm发光峰强度。研究还发现可以通过调节碱金属掺量对1650 nm发光峰峰位进行调控,峰位调控范围可达100 nm。在808 nm激发下,掺铋锗硅酸盐玻璃由于多个铋近红外发光中心共激发实现了1000～1900 nm超宽带发光,特别是在1350～1600 nm波段具有平坦发光。(3)设计并制备了铋铥共掺锗硅酸盐玻璃,研究了其光学性能,进一步拓宽了近红外发光波长范围。通过改变Bi/Tm比率和调节泵浦激发波长研究了铋铥共掺锗硅酸盐玻璃的952 nm、1156 nm、1428 nm和1800 nm发光峰特征,并对这些近红外发光来源进行了讨论。研究发现铋掺杂锗硅酸盐玻璃在502 nm激发下由于1156 nm和1428 nm两个发光中心共同激发实现了半峰宽～450 nm,发光范围为1000～1600 nm的超宽带发光。在532 nm激发下通过铋近红外发光中心把能量传递给Tm实现了1000～2000 nm近红外超宽带发光。还分析了铋近红外发光中心与Tm之间的能量传递过程。研究结果为新型宽带增益材料研制提供了参考。

关键词：铋掺杂铋铥共掺超宽带锗硅酸盐玻璃近红外光学性能