(Bi,Ca)(Fe,Ti)O3與Ca(Ti,Mn)O3多鐵性陶瓷的結(jié)構(gòu)及性能.pdf

1、多鐵性材料是指具有鐵電、(反)鐵磁與鐵彈三種鐵性序中兩種或兩種以上的鐵性材料。由于其豐富的物理內(nèi)涵與誘人的應(yīng)用前景，多鐵性材料正成為凝聚態(tài)物理與材料科學(xué)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。本論文系統(tǒng)研究了BiFeO3-CaTiO3基陶瓷的微結(jié)構(gòu)、多鐵性、低溫介電弛豫現(xiàn)象以及Mn改性CaTiO3陶瓷的介電和多鐵性能，并討論了其物理本質(zhì)，得到以下主要結(jié)論：
　　 采用固相反應(yīng)法制備了(Bi1-xCax)(Fe1-xTix)O3(x=0.1，0.15，0

2、.2，0.3，0.4)陶瓷，并評(píng)價(jià)了其介電、鐵電和磁學(xué)性能。改性后的BiFeO3陶瓷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強(qiáng)，形成了均一的單相固溶體。隨著CaTiO3含量的增加，固溶體相的結(jié)構(gòu)從菱方畸變鈣鈦礦(R3c，x≤0.2)轉(zhuǎn)變?yōu)檎?Pbnm，x≥0.3)結(jié)構(gòu)。通過(guò)引入CaTiO3，BiFeO3基陶瓷的多鐵性能得到明顯改善，當(dāng)CaTiO3含量為0.2時(shí)，陶瓷性能最佳。T=5K時(shí)，(Bi0.8Ca0.2)(Fe0.8Ti0.2)O3陶瓷的剩余磁化Mr=0.

3、26 emu/g，矯頑磁場(chǎng)Hc=6.74 kOe。與其它研究相比，剩余磁化顯著增大，這可能是由于Ti4+置換B位Fe3+，破壞了BiFeO3陶瓷的螺旋結(jié)構(gòu)而使得其出現(xiàn)了宏觀磁性。鐵電測(cè)試表明，改性后陶瓷的漏電流密度明顯減小，電滯回線趨于更規(guī)則，剩余極化增大。另外，陶瓷試樣的介電常數(shù)增大，同時(shí)介電損耗明顯降低，這說(shuō)明改性陶瓷的介電性能也得到了提高。
　　 對(duì)于以上制備的陶瓷樣品，增加了更多的組分，重點(diǎn)關(guān)注了其低溫介電性能。(Ca1

4、-yBiy)(Ti1-yFey)O3(y=0.2，0.4，0.6，0.7，0.8，0.85，0.9)陶瓷樣品中，當(dāng)y≤0.7時(shí)，其介電溫譜在低溫區(qū)域出現(xiàn)了明顯的弛豫峰，且隨著B(niǎo)iFeO3含量的增加，弛豫峰向高溫移動(dòng)，介電常數(shù)和弛豫峰強(qiáng)度明顯增加。ε'-T曲線較好的符合Barrett公式。當(dāng)y≥0.8時(shí)，其介電溫譜出現(xiàn)了兩個(gè)弛豫峰。高溫弛豫峰可能與燒結(jié)過(guò)程中形成的點(diǎn)缺陷有關(guān)，低溫介電弛豫符合Vogel-Fulcher擬合，說(shuō)明了其具有弛豫

5、鐵電性。BiFeO3的加入，有效抑制了CaTiO3陶瓷樣品中的量子波動(dòng)，誘導(dǎo)出了固溶體陶瓷的鐵電相交。
　　 此外，還研究了Ca(Ti1-xMnx)O3(x=0.025，0.05)陶瓷的介電及多鐵性能。研究表明通過(guò)固相反應(yīng)法合成了單相的陶瓷，空間群為Pbnm。Mn的含量增多時(shí)，不易合成單相，且陶瓷的漏電流和損耗都增大，不利于鐵電性的評(píng)價(jià)。當(dāng)降低樣品的測(cè)試溫度時(shí)，能夠有效降低樣品中的漏電流，測(cè)得較規(guī)則的電滯回線。所制備的陶瓷呈現(xiàn)順