“科学之光”学术论坛——功能电介质材料、物理与器件学术研讨会

发布时间:2021-06-25

报告一

题目:光响应电极的设计与电化学储能/催化应用

报告人:朱挺教授

主持人:遇鑫遥教授

时间2021626日(周六)上午9:20-10:05

地点:365bettiyu体育游戏官网磬苑校区理工E400会议室

报告简介:过渡金属基氧化物/硫化物(TMO/TMS)因其较高的氧化还原活性、较好的导电性和较低的成本,在电化学储能/催化领域具有很好的应用前景。基于TMO/TMS的光/电性能特点,设计对光响应的复合电极材料,利用光能促进电化学储能/催化过程是一个新兴的研究领域。如何优化设计及调控TMO/TMS的结构与组分是提升电极性能的关键。报告围绕几种主要的TMO/TMS材料,介绍制备光响应电极材料的思路与方法,研究复合电极材料光响应特性及光对材料电荷分离与迁移的影响规律。利用DFT模拟计算、开尔文探针力显微技术等手段,初步探索了光生载流子和光生内建电场对赝电容储能/电催化分解水的性能提升机制,这为发展新型的赝电容储能材料和电解水催化剂新提供了新的思路。


报告二

题目NBT基大应变无铅压电陶瓷及多层致动器

报告人:张海波教授

主持人:遇鑫遥教授

时间2021626日(周六)上午10:05-10:50

地点:365bettiyu体育游戏官网磬苑校区理工E400会议室

报告简介:多层致动器(MLA)是一种具有响应速度快、功耗低、位移精度高、驱动力大、噪声水平低的固态驱动器件,被广泛应用于精密光学、燃油喷射、微机电系统以及其他定位或驱动系统中。报告简述了钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5TiO3,简称NBT)基大应变无铅压电陶瓷及其多层致动器的研究历史、进展与趋势。从NBT基陶瓷材料大的电致应变的起源出发,探讨了获得大电致应变的几种掺杂改性方法以及影响大应变的外在因素。总结了当前面向多层压电致动器应用的NBT基陶瓷存在的主要问题(包括驱动电场过大、应变迟滞大、温度稳定性差、烧结温度过高等)。重点讨论了通过微观结构控制和相结构设计来优化应变性能的策略。


报告三

题目:相场模拟设计铁性材料微结构

报告人:黄厚兵研究员

主持人:遇鑫遥教授

时间2021626日(周六)上午10:50-11:35

地点:365bettiyu体育游戏官网磬苑校区理工E400会议室

报告简介:铁电/铁磁畴形貌决定材料铁电和铁磁性能,并受力---热等多场耦合调控,揭示铁电/铁磁畴与多场耦合作用共性规律是提升其性能的关键。围绕多场耦合作用下畴形貌演化的关键共性问题开展研究,建立了电-热耦合相场模型,设计了无束缚铁电纳米线结构,使电卡效应的熵变和温变提升50%,阐明实验中未能揭示的多场耦合作用下铁电相变机理;建立磁-力耦合相场模型,揭示磁性相变与马氏体相变共存机制,阐明了多场耦合作用下铁磁相变机理;在模型算法方面,提出抛物线算法解决相场方程求解低效率问题,搭建GPU并行算法使计算速度提升40倍,为研发大尺度材料提供支撑。


报告四

题目:双金属纳米晶的制备及其在气体传感器中的应用

报告人:徐甲强教授

主持人:袁玉鹏教授

时间2021626日(周六)下午14:30-15:15

地点:365bettiyu体育游戏官网磬苑校区理工E400会议室

报告简介:近年来,智能手机、智能家居和可穿戴设备等消费类电子产品对微型化气体传感器的需求急速增加,迫切需求工作温度低、气体灵敏度和选择性好和性能稳定的气敏新材料,以满足消费类电子产品对智能传感器的市场需求。其中双金属纳米晶被认为是一种理想的增敏策略。合理的组合好2种金属,不仅可以起到化学和电子增敏作用,还可以做到微结构、形貌、异质结构等多方面的协同增敏作用。既可以降低传感器的工作温度,也可以实现传感器的多功能和性能优化。本报告首先介绍双金属纳米晶的特点和合成方法,其次介绍气体传感器的研究现状和发展趋势,最后介绍双金属纳米晶在气体传感器上的应用。


报告五

题目:外场对钙钛矿低维结构材料新奇物性的调控效应

报告人:郭海中教授

主持人:袁玉鹏教授

时间2021626日(周六)下午15:15-16:00

地点:365bettiyu体育游戏官网磬苑校区理工E400会议室

报告简介:钙钛矿材料存在晶格、电荷、自旋和轨道等多重自由度,这些自由度之间存在很强的相互耦合和竞争的关系,使体系形成一系列能量相近的低能激发态甚至是相互竞争的基态,在外场调控作用下会产生一些新奇的物理性质和量子态。外场包括应力场、电

场、光场、磁场等。应力可以调控材料的晶格结构,而晶格结构决定了材料的电子结构,因此通过调控应力可以来调控材料的电子结构。我们在SrCoO2.5薄膜通过应力来调控带隙。高压是另一种有效的外加应力调控方法。在压力的作用下,非铅双钙钛矿(NH4)2SeBr611.2GPa由立方相变为一个新结构,并引起光学带隙减小。用超快激光来激发,SrCoO2.5薄膜的c轴晶格常数膨胀可以达到1.12%,是已经发现的氧化物中最大的晶格膨胀,称之为超大晶格畸变。用电场调控SrTiO3/LaAlO3二维电子气产生阻变效应。我们又用应力调控LaCoO3薄膜,产生新奇物性。


报告六

题目:在硅上集成的铁电薄膜材料及其储能和换能应用

报告人:欧阳俊教授

主持人:袁玉鹏教授

时间2021626日(周六)下午16:00-16:45

地点:365bettiyu体育游戏官网磬苑校区理工E400会议室

报告简介:铁电材料具有非易失存储性、高介电性、强压电性、热释电和电卡性能以及非线性光学性能,是非常重要的一类多功能材料,为电子、机电、光电等功能器件及其系统的微型化和集成化创造了条件。目前在硅基工业微器件中,尤其是在微电子和微机电系统中使用的铁电薄膜,由于热处理温度的限制(<500oC),多为随机多晶结构,其剩余极化Pr小、电学性能差,阻碍了相关元器件朝着小型化、高性能方向的进一步发展。而在高温下制备的高品质外延或高度取向薄膜又不满足集成温度的要求。本人在齐鲁工大和山东大学的课题组通过缓冲层技术结合与半导体工艺高度兼容的中低温磁控溅射方法,在200-500oC的温度范围内制备了一系列高性能的钙钛矿铁电氧化物薄膜,这些材料的基本特性填补了国内外相关材料制备温度和/或相应功能特性的空白。特别值得一提的是,本课题组制备的钛酸钡基薄膜电容器(铁电、超顺电)、铌酸铋钙薄膜电容器,铁酸铋和PZT 薄膜压电悬臂梁等储能和换能原型器件,材料各项指标优异,展现了从材料到器件应用的高度可行性。


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