二元及多元金屬氧化物功能材料的微觀結(jié)構(gòu)及其物理性能的研究.pdf

1、金屬氧化物納米材料作為一類重要的功能材料具有一系列重要特性，在鐵電材料、鐵磁材料、半導(dǎo)體光電材料、傳感器以及催化劑和催化劑載體等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文對(duì)二元及多元金屬氧化物功能材料的微觀結(jié)構(gòu)及物理性能進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，詳細(xì)研究了四元Ba0.75Sr0.25TiO3鐵電外延薄膜和Sm0.5Ca0.5MnO3鐵磁外延薄膜及二元TiO2納米顆粒的微觀結(jié)構(gòu)和物理性能，并將其微觀結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。具體研究成果如下:
　　

2、(1)利用高分辨透射電鏡系統(tǒng)研究了Ba0.75Sr0.25TiO3/(001)LaAlO3外延薄膜的微觀結(jié)構(gòu)缺陷及其形成機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，在Ba0.75Sr0.25TiO3外延薄膜中存在失配位錯(cuò)和穿透位錯(cuò)，且存在直線型和鋸齒型兩種反相疇界。位錯(cuò)的產(chǎn)生是由于襯底與薄膜之間存在較大的晶格失配，反相疇界的形成是由于襯底表面有許多臺(tái)階并且形核點(diǎn)位于襯底表面的不同位置。位錯(cuò)、層錯(cuò)以及反相疇界等微觀結(jié)構(gòu)缺陷的形成增加了薄膜的介電損耗，減少了薄膜的可調(diào)

3、諧性能等。
　　 (2)利用高分辨透射電鏡系統(tǒng)地研究了Sm0.5Ca0.5MnO3/(100)SrTiO3和Sm0.5Ca0.5MnO3/(101)SrTiO3外延薄膜在常溫與接近液氮溫度(103 K)下的電荷有序行為。研究結(jié)果表明，常溫下，兩種薄膜均未發(fā)現(xiàn)電荷有序現(xiàn)象，當(dāng)溫度降至103 K時(shí)，在Sm0.5Ca0.5MnO3/(101)SrTiO3外延薄膜中存在非公度調(diào)制結(jié)構(gòu)而在Sm0.5Ca0.5MnO3/(100)SrTiO

4、3外延薄膜中未發(fā)現(xiàn)調(diào)制結(jié)構(gòu)。襯底取向不同的薄膜中電荷有序行為與薄膜中的應(yīng)力狀態(tài)存在密切關(guān)系。
　　 (3)利用高分辨透射電鏡詳細(xì)研究了TiO2納米顆粒和有機(jī)/二氧化鈦雜化納米材料的微觀結(jié)構(gòu)，并對(duì)TiO2納米顆粒的光催化性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，TiO2納米顆粒中存在刃型位錯(cuò)，并且其光催化降解甲基橙的效率(62.8％)得到很大提高，原因是納米顆粒的小尺寸效應(yīng)及納米顆粒中存在位錯(cuò)。磷酸酯基卟啉（富勒烯基卟啉）分子在二氧化鈦納米顆粒表