高居里温度铋层状结构钛钽酸铋（Bi3TiTaO9）的压电、介电和铁电特性

随着现代信息技术的飞速发展,压电材料的应用范围进一步拓展,使用的温度环境越来越严苛,在一些极端环境下对压电材料的服役性能提出了新的挑战.因此研究具有高居里温度同时具有较强压电性能的压电材料,是迫切需要解决的问题.本文利用普通陶瓷工艺制备了高居里温度铋层状结构钛钽酸铋Bi3TiTaO9+x wt.%CeO2(x=0—0.8,简写为BTT-10xCe)压电陶瓷,研究了钛钽酸铋陶瓷的压电、介电和铁电特性.压电特性研究表明,稀土Ce离子的引入可以提高BTT陶瓷的压电性能,BTT-6Ce(x=0.6)陶瓷具有最大的压电系数d33~16.2 pC/N,约为纯的BTT陶瓷压电系数(d33~4.2 pC/N)的4倍.介电特性研究显示,BTT和BTT-6Ce(x=0.6)陶瓷均具有高的居里温度,Tσ分别为890℃和879℃,同时稀土Ce离子的引入降低了BTT陶瓷的高温介电损耗tanδ.铁电特性研究表明,稀土Ce离子的引入提高了BTT陶瓷的极化强度.在180℃温度下和110 kV/cm的电场驱动下,BTT和BTT-6Ce(x=0.6)陶瓷的矫顽场Ec分别为53.8 kV/cm和57.5 kV/cm,剩余极化强度Pr分别为3.4μC/cm^2和5.4μC/cm^2.退火实验显示:稀土Ce离子组分优化的BTT压电陶瓷经800℃的高温退火后,仍具有优异的压电性能温度稳定性.研究结果表明,BTT-6Ce(x=0.6)陶瓷兼具高的居里温度Tc约为879℃和强的压电性能d33约为16.2 pC/N、较好的压电性能温度稳定性,是一类压电性能优异的高温压电陶瓷.

Piezoelectric,dielectric, and ferroelectric properties of high Curie temperature bismuth layer-structured bismuth titanate-tantalate（Bi3TiTaO9）

Zheng Long-Li;Qi Shi-Chao;Wang Chun-Ming;Shi Lei(Shandong Experimental High School,Jinan 250001,China;School of Physics,State Key Laboratory of Crystal Materials,Shandong University,Jinan 250100,China;Taishan College,Shandong University,Jinan 250100,China)