SrBi-,4-Ti-,4-O-,15-B位摻雜改性研究.pdf

1、本論文著重于層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電材料SrBi<,4>Ti<,4>O<,15>(SBTi)的B位摻雜改性研究。對(duì)它們陶瓷樣品的微結(jié)構(gòu)、鐵電和介電性能的研究，有助于了解摻雜對(duì)層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電材料的性能，特別是剩余極化影響的機(jī)理，并指導(dǎo)設(shè)計(jì)有實(shí)用性能的用于非易失性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器的新型鐵電材料。 采用固相燒結(jié)工藝，制備了不同Nb、Mo、Zr、Fe摻雜量的SBTi鐵電陶瓷樣品。用X射線衍射、Raman光譜對(duì)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，用掃描電子

2、顯微鏡觀察了它們的表面形貌，發(fā)現(xiàn)這些樣品都是隨機(jī)取向，且摻雜基本未改變材料原來(lái)的晶體結(jié)構(gòu)。 鐵電性能測(cè)試結(jié)果顯示，適當(dāng)?shù)膿诫s量都能有效改善材料的鐵電性能。摻雜后，剩余極化(2P<,r>)都呈現(xiàn)出先增大，后減小的規(guī)律。高價(jià)陽(yáng)離子Nb<'5+>、Mo<'6+>摻雜SrBi<,4>Ti<,4>O<,15>中，當(dāng)摻雜量為分別為0.03和0.06時(shí)，2P<,r>達(dá)到極大值：24.7μC·cm<'-2>和26.5μC·cm<'-2>，比未摻

3、雜時(shí)增大60％以上。同時(shí)，保持了SBTi良好的熱穩(wěn)定性能。這與摻雜導(dǎo)致的氧空位濃度的降低和氧空位動(dòng)性的減弱有關(guān)。等價(jià)陽(yáng)離子Zr<'4+>摻雜同樣未影響SBTi的晶體結(jié)構(gòu)與居里點(diǎn)。適量的Zr<'4+>摻雜也在一定程度上提高了SBTi的2P<,r>但其提高的幅度遠(yuǎn)小于高價(jià)陽(yáng)離子摻雜。SBTZ-0.03的2P<,r>與SBTi相比僅提高了35％。這說(shuō)明氧空位濃度的降低并不是提高剩余極化值的唯一因素，卻是一個(gè)主要因素。一方面，高價(jià)的陽(yáng)離子作為施

4、主摻雜，降低了氧空位濃度，使其對(duì)鐵電疇的釘扎力減弱，可反轉(zhuǎn)的疇的數(shù)目增多，增大了樣品的剩余極化值；另一方面，摻雜使SBTi的B位周圍的電荷有序性與結(jié)構(gòu)有序性降低，阻礙了氧空位在疇壁處的聚集，使樣品的鐵電性能有了明顯的提高。另外，摻雜引起SBTi晶格畸變的增大是另一個(gè)影響SBTi剩余極化值的因素。 低價(jià)B位摻雜是在SBTi的B位用一個(gè)Fe<'3+>離子取代了一個(gè)Ti<'4+>離子，同時(shí)為了保持電中性，將A位的Sr<'2+>離子用B