金纳米催化钛酸钡简介
钙钛矿结构的BaTiO3 (BTO) 具有良好的铁电和介电性能, 已被广泛地应用于薄膜电容器、动态随机存储器和微波可调器件等。近年来, 随着电子元器件的微型化和功能集成化, 对BTO 等功能薄膜的电学性能的要求不断提高。许多研究结果表明, 掺杂改性和添加第二相金属是提高钙钛矿结构材料的电学和光学性能的有效途径。例如, 在BTO 薄膜中添加金属Au 可以有效地提高其非线性光学性能在PbTiO3(PTO)、BTO和(BaSr)TiO3 (BST)薄膜中添加Au或Ag等金属可以显著地提高其介电性能。一般认为金属纳米粒子提高复合薄膜的介电性能的原因可能有两种:一是金属粒子在基体材料中均匀分布, 与基体晶粒构成了微电容器; 二是金属粒子促进了基体材料的结晶化, 提高了基体材料的晶体质量。Huang 等制备了Ag-BST 复合材料, 结果显示复合材料的介电性能得到明显提高, 他们认为在Ag-BST 复合材料中,Ag 纳米粒子与BST 基体构成了微电容器。Wang 等也认为在Ag-PTO 复合薄膜中, 由于Ag 纳米粒子与PTO 基体构成了微电容器使复合薄膜的介电性能得到明显提高。此外, Wang 等采用金属有机物沉积法制备了Au-BST 复合薄膜, 并认为由于Au 的添加使BST 的结晶度得到改善, 薄膜的漏电流密度显著下降。Masaki 等研究了溶胶–凝胶法制备的Au-BTO 复合薄膜, 发现在700℃退火, Au 可以促进BTO 基体的结晶化。目前, 关于Au 纳米粒子促进基体结晶化的作用机制尚未达到统一认识。一般认为, 在BTO 薄膜的结晶过程中, 非晶态的BTO 经由中间相转变为钙钛矿相。Wang 等认为在Au-BTO 复合薄膜的结晶过程中, Au 促进了BTO 中间相的形成和分解。Masaki 等认为Au 引起了内部应力、内部电场或者诱发了BTO 异质形核, 从而促进BTO 基体的结晶化。另外, 已有的研究主要关注Au-BTO 复合薄膜的非线性光学性能, 对于Au纳米粒子对BTO 薄膜的介电性能的影响鲜有报道。因此, 本工作采用溶胶–凝胶法制备Au-BaTiO3纳米复合薄膜, 主要研究Au 纳米粒子对复合薄膜介电性能的影响; 通过研究Au-BaTiO3 复合薄膜的结晶过程, 进一步探讨Au 纳米粒子促进BaTiO3 结晶化的作用机制。