单晶介孔PbTiO 3 纳米线制备及电输运特性研究
发布时间：2021-10-18 20:34
通过水热法制备了单晶介孔钛酸铅（PbTiO3）纳米线,利用原位透射电子显微技术对其进行了电输运性能研究。结果表明,单根介孔PbTiO3纳米线表现出非线性、不对称的I/V特性;小偏压下表现为欧姆特性,I-V数据满足线性关系;在较高偏压下表现为肖特基发射,且ln（J）-E1/2数据满足较好线性规律;在更高偏压下,由于铁电疲劳和热发射现象增强,表现为混合发射; PbTiO3纳米线整体表现出良好的铁电性能,对铁电纳米器件电学性能的调控和优化有一定的参考意义。
【文章来源】：电子显微学报. 2020,39(01)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
a.Log(I)-V关系曲线，对应于I-V曲线(0-16 V)。插图b所示为0-5 V电场范围内，电流I与电压V之间的关系曲线;插图c所示为5-12 V电场范围内，ln(J)与电场强度(E1/2)之间的关系曲线;插图d所示为12-16 V电场范围内，ln(J)与电场强度(E1/2)之间的关系曲线。
钛酸铅纳米线形貌如图1a所示，可看到，退火10 min的PTO纳米线的长度约为5～15μm，直径约为50～300 nm。从图1b可看出，介孔的直径约为10～20 nm，且分布较为均匀。介孔的产生是因为纳米线从前钙钛矿相转变为钙钛矿相时，纳米线基体密度变大，体积收缩而造成[8]。PTO纳米线是单晶材料，且极化方向是沿着纳米线方向[9]，如图1b中插图。与钛酸铅块体c/a值(1.064)相比，介孔钛酸铅纳米线c/a值(1.059)更小，这可能是由于介孔的存在而导致。由于室温下钛酸铅具有自发极化，因此介孔的正负极化面会富集极化电荷，界面电荷密度约为1020cm-3[10]，进而影响PTO纳米线的电输运性能。2 结果与讨论
为了分析PTO内部电子的传导机制，将I-V数据重建为log(I)-E的函数，如图3所示。0～5 V范围内，电流I∝电压V，如图3b，为欧姆传导机制;5～12 V范围内，ln(J)-E1/2数据满足较好线性规律，如图3c，表现为肖特基热电子发射机制;12～16 V区间内ln(J)-E1/2数据表现较为离散，如图3d，考虑到铁电疲劳和热发射电子的影响，此阶段为混合发射机制。图3 a.Log(I)-V关系曲线，对应于I-V曲线(0-16 V)。插图b所示为0-5 V电场范围内，电流I与电压V之间的关系曲线;插图c所示为5-12 V电场范围内，ln(J)与电场强度(E1/2)之间的关系曲线;插图d所示为12-16 V电场范围内，ln(J)与电场强度(E1/2)之间的关系曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]La掺杂Ba0.67Sr0.33TiO3陶瓷高介电常数机制探讨[J]. 徐静,何波. 电子显微学报. 2019(01)
[2]MoO3纳米带在外场作用下的相变[J]. 赵鹏辉,曹凡,贾双凤,郑赫,王建波,赵东山. 电子显微学报. 2017(05)
[3]压电材料的研究新进展[J]. 温建强,章力旺. 应用声学. 2013(05)
[4]铁电薄膜导电过程与机理[J]. 沈效农,王弘. 功能材料. 1996(04)
博士论文
[1]铁电存储器关键工艺与器件建模研究[D]. 闻心怡.华中科技大学 2011
本文编号：3443458
【文章来源】：电子显微学报. 2020,39(01)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
a.Log(I)-V关系曲线，对应于I-V曲线(0-16 V)。插图b所示为0-5 V电场范围内，电流I与电压V之间的关系曲线;插图c所示为5-12 V电场范围内，ln(J)与电场强度(E1/2)之间的关系曲线;插图d所示为12-16 V电场范围内，ln(J)与电场强度(E1/2)之间的关系曲线。
钛酸铅纳米线形貌如图1a所示，可看到，退火10 min的PTO纳米线的长度约为5～15μm，直径约为50～300 nm。从图1b可看出，介孔的直径约为10～20 nm，且分布较为均匀。介孔的产生是因为纳米线从前钙钛矿相转变为钙钛矿相时，纳米线基体密度变大，体积收缩而造成[8]。PTO纳米线是单晶材料，且极化方向是沿着纳米线方向[9]，如图1b中插图。与钛酸铅块体c/a值(1.064)相比，介孔钛酸铅纳米线c/a值(1.059)更小，这可能是由于介孔的存在而导致。由于室温下钛酸铅具有自发极化，因此介孔的正负极化面会富集极化电荷，界面电荷密度约为1020cm-3[10]，进而影响PTO纳米线的电输运性能。2 结果与讨论
为了分析PTO内部电子的传导机制，将I-V数据重建为log(I)-E的函数，如图3所示。0～5 V范围内，电流I∝电压V，如图3b，为欧姆传导机制;5～12 V范围内，ln(J)-E1/2数据满足较好线性规律，如图3c，表现为肖特基热电子发射机制;12～16 V区间内ln(J)-E1/2数据表现较为离散，如图3d，考虑到铁电疲劳和热发射电子的影响，此阶段为混合发射机制。图3 a.Log(I)-V关系曲线，对应于I-V曲线(0-16 V)。插图b所示为0-5 V电场范围内，电流I与电压V之间的关系曲线;插图c所示为5-12 V电场范围内，ln(J)与电场强度(E1/2)之间的关系曲线;插图d所示为12-16 V电场范围内，ln(J)与电场强度(E1/2)之间的关系曲线。
【参考文献】：
期刊论文
[1]La掺杂Ba0.67Sr0.33TiO3陶瓷高介电常数机制探讨[J]. 徐静,何波. 电子显微学报. 2019(01)
[2]MoO3纳米带在外场作用下的相变[J]. 赵鹏辉,曹凡,贾双凤,郑赫,王建波,赵东山. 电子显微学报. 2017(05)
[3]压电材料的研究新进展[J]. 温建强,章力旺. 应用声学. 2013(05)
[4]铁电薄膜导电过程与机理[J]. 沈效农,王弘. 功能材料. 1996(04)
博士论文
[1]铁电存储器关键工艺与器件建模研究[D]. 闻心怡.华中科技大学 2011
本文编号：3443458
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3443458.html
