B位摻雜Bi-,4-Ti-,3-O-,12-陶瓷的性能及Bi-,4-Ti-,3-O-,12-陶瓷內(nèi)氧空位的研究.pdf

1、近年來，鐵電材料由于鐵電存儲器的實現(xiàn)被廣泛研究。但現(xiàn)有用于鐵電存儲器的兩種鐵電材料PZT和SBT存在著或多或少的缺點，所以性能更優(yōu)的鐵電存儲介質(zhì)仍被人們期待著。具有層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電材料Bi4Ti3O12(BTO)，由于有很大的自發(fā)極化(Ps=40～50μC/cm2)，成為倍受關(guān)注的鐵電存儲器的候選材料。但是這種材料的薄膜剩余極化小，而且抗疲勞性能差，因此需要通過摻雜改善性能。本論文著重研究了在B位使用多種不同離子摻雜的BTO陶瓷材料，

2、并且討論了摻雜改善材料性能的原因。通過它們的介電性能，來研究氧空位對材料鐵電性能的影響。
　　 用高溫固相燒結(jié)的方法制備了B位摻Zr、V、Nb、Hf的Bi4Ti3O12陶瓷并測量了它們的鐵電性能：發(fā)現(xiàn)這些陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)隨摻雜沒有改變，并且剩余極化相對純的BTO有了很大的提高。研究了B位摻雜影響B(tài)TO陶瓷材料鐵電性能的機理。采用與Ti4+離子相同價態(tài)的Zr4+和Hf4+離子和高價的V5+和Nb5+離子進行摻雜。介電測量表明，Zr和

3、Hf的摻雜并沒有影響陶瓷內(nèi)部氧空位的濃度，而電滯回線測試表明等價B位摻雜同高價B位摻雜一樣可以提高材料的剩余極化，其中BTHf的剩余極化值甚至超過了高價態(tài)B位摻雜材料?；谲壍离s化和氧空位激活能，對B位摻雜機制進行了討論。
　　 氧空位極大的影響著材料的性能，因此對氧空位的研究就顯得非常有意義。通過不同的氧處理和摻雜，證明了BTO陶瓷溫度介電損耗譜中的弛豫峰是由氧空位引起的。
　　 為了研究氧空位對BTO材料性能的影響，