B位掺杂Bi_4Ti_3O_(12)的研究

制备了不同半径和价数的离子B位掺杂的BTNb,BTV,BTZr,BTHf陶瓷,并且对其性能进行了测量.发现B位掺杂可以显著增加陶瓷的2Pr,同时可以改善抗疲劳性能.研究结果表明掺杂离子半径和价数都对剩余极化有一定影响,此外掺杂离子和氧离子的电子轨道杂化也会影响材料的剩余极化.     

Zr掺杂对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

通过溶胶凝胶-燃烧法制备了一系列不同比例Zr掺杂改性的Ca Cu3Ti4-xZrxO12陶瓷,利用X-射线衍射仪和宽频介电谱分析仪对陶瓷样本进行微结构表征和介电性能分析,研究不同浓度Zr元素对钛酸铜钙陶瓷电介质的介电性能的影响。结果表明,1050℃晶化处理的陶瓷具有典型钙钛矿晶体结构,纯度高,无杂相成分,并且Zr掺杂未改变陶瓷晶体结构。改性后Ca Cu3Ti4-xZrxO12陶瓷的介电常数保持104数量级以上,具有宽频(100Hz¹MHz)稳定性,且在常温下发生低频介电松弛响应。当x=0.1时,陶瓷的介电常数在10Hz频率下高达1.57×105。Zr取代Ti位能有效降低陶瓷的高频介质损耗和电导率,并随着掺杂浓度的增加出现先减小后增加的变化。当x=0.01时,改性陶瓷具有最低的介质损耗值0.076。     

稀土掺杂Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜取向生长回线动力学研究

稀土掺杂层状钙钛矿结构的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜具有居里温度高,自发极化大,耐疲劳性好的特点,适用于制作铁电储存器。由于Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的自发极化矢量靠近a轴,近a轴生长的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜具有大的剩余极化强度。对比研究了随机取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜和a/b轴择优取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的回线动力学标度。结果表明a/b轴高择优取向度的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的标度关系为:低频段∝f 0.043E_0~(0.8);高频段∝f-0.21E_0~(0.8)。a/b轴低择优取向度的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的标度关系为:∝f-0.05E_0~(0.917)。随机取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的标度关系在高频和低频统一为∝f-0.07E_0~(1.31)。     

Nd掺杂Bi4Ti3O12陶瓷样品的铁电、介电性能

层状钙钛矿铁电体材料B i4-xN dxT i3O12(x=0.0~0.9)陶瓷样品适量N d掺杂可提高B i4T i3O12(B IT)的铁电性能.当掺杂量为0.6时,样品的剩余极化达到最大值.样品的相变温度(tc)随掺杂量的增加而降低,当掺杂量大于0.6时,tc下降速率增大.随着N d含量的增加(x>0.6),样品的弛豫程度明显提高.N d掺杂降低了样品的氧空位浓度,提高了B IT样品的铁电性能.     

晶界偏析对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

采用溶胶凝胶法制备Ca Cu_3Ti_4O_(12),通过球磨对陶瓷样品进行处理,探究此处理方法对Ca Cu_3Ti_4O_(12)介电性能的影响.研究结果表明,球磨对Ca Cu_3Ti_4O_(12)陶瓷样品的介电常数有较大影响.随着球磨时间的增加,样品介电常数显著增加,当球磨时间为4 h,其室温下介电常数可达10~6量级,比未经球磨处理的样品高2个数量级,且随温度升高,介电常数显著增大.温度上升100 K,介电常数约提高一个数量级.同时SEM分析表明,球磨处理Ca Cu_3Ti_4O_(12)样品介电常数的增大与其晶界偏析有较大的关系,特别是晶界处析出的Cu O二次相可极大地提升Ca Cu_3Ti_4O_(12)的极化率,可提高约2个数量级.     

Nd掺杂对Bi_5FeTi_3O_(15)陶瓷结构和铁电性能的影响

用溶胶-凝胶工艺分别制备了Bi5FeTi3O15和NdBi4FeTi3O15铁电陶瓷。X射线衍射结果显示,Nd3+掺杂后Bi5FeTi3O15陶瓷衍射峰均向高角度方向有微小移动,晶格常数变小,晶体结构由正交结构转变为四方结构。铁电测试表明,Nd3+掺杂后NdBi4FeTi3O15陶瓷的剩余极化值比纯Bi5FeTi3O15陶瓷的大;分析发现,用Nd3+替代部分Bi3+后,降低了NdBi4FeTi3O15陶瓷的漏电流,提高了其剩余极化强度。     

助溶剂法生长Bi_4Ti_3O_(12)单晶的形貌和缺陷研究

采用助溶剂缓慢降温自发成核法生长钛酸铋Bi4Ti3O12(BIT)单晶,晶体呈淡黄色,尺寸达到40mm×20mm×0.4mm。BIT单晶(001)面生长速度最慢,其(001)面成为热力学上稳定存在的自然显露晶面。在光学显微镜下观察到BIT晶体中出现的两种缺陷:包裹体和枝晶,对其形成的机制进行分析并提出了减少和消除缺陷的相应措施。用光学显微镜对BIT单晶的90°电畴结构进行了较好的观察和分析。     

粉体合成方法对CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的影响

为了深入研究粉体合成方法对CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷介电松弛机理以及缺陷结构的影响,对比了固相反应法和溶胶凝胶法合成CCTO陶瓷的介电性能,并且在此基础上引入了CCTO陶瓷的缺陷结构分析。采用固相反应法和溶胶凝胶法合成了CCTO粉体,在1 080℃下烧结4h制备了CCTO陶瓷样品。溶胶凝胶法合成陶瓷的平均晶粒尺寸是固相法合成陶瓷试样的5倍。J-E特性和介电性能分析表明,溶胶凝胶法合成陶瓷的击穿场强(170V/cm)远小于固相法合成陶瓷(4 980V/cm),且前者的介电损耗和介电常数均达到后者的20倍左右。结合介电损耗因子的曲线拟合结果和阻抗谱分析得到,溶胶凝胶法合成陶瓷的晶界电阻为0.272 MΩ,是固相法(1.03MΩ)的1/3,松弛峰强度是固相法的15倍;两种陶瓷样品的本征松弛峰活化能和晶粒活化能均接近,说明粉体合成方法能够影响CCTO陶瓷的晶界电阻和松弛峰强度,进而影响其宏观电性能,但是对陶瓷的本征松弛机理没有影响。     

沿a/b轴择优取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的回线动力学标度

测量了在Pt/Ti/SiO2/Si上生长的36%a/b轴择优取向Bi4Ti3O12铁电薄膜的电滞回线,并研究了薄膜的回线动力学标度。外加电场频率的变化范围0.4~10 kHz,电场幅值的变化范围653~1 045 kV.cm-1。在外电场频率一定时,该Bi4Ti3O12薄膜的回线面积随外电场幅值的增大而增大。当外电场幅值固定时,回线面积随外电场频率的上升先增加后减小。当f=1 kHz时,回线面积最大。由此可知,该Bi4Ti3O12薄膜中畴翻转的特征时间约1 ms。在外电场频率低于1 kHz时,回线面积A∝f-0.023 83E0;在1 kHz以上高频段有标度关系A∝f-0.053 88E0。     

CaCu_3Ti_4O_(12)/P(VDF-TrFE)复合材料的制备和介电性能研究

采用固相法制备了微米级CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)粉体,将CCTO粉体作为填料与P(VDF-TrFE)(摩尔比为70/30)共聚物进行热压复合,主要研究了热压温度和CCTO填料含量对CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的微结构和介电性能的影响。CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料中CCTO粉体较均匀地分散于P(VDF-TrFE)共聚物中,形成0-3型复合。随着热压温度的升高,P(VDF-TrFE)基体对CCTO陶瓷颗粒的包覆性增强,结合更紧密。随着CCTO体积分数的增加,CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的介电常数和介电损耗都有所增大,主要分别源于界面极化和填料自身较高的介电损耗。随着热压温度的升高,CCTO添料与P(VDFTrFE)共聚物结合更紧密,界面缺陷减少,复合材料的介电常数逐渐增大。而其介电损耗在一定的频率范围内随热压温度的升高变化不大。当CCTO体积分数为50%、热压温度为140℃时,CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料介电性能最优。不同的复合材料介电理论模型对比表明,Yamada模型与实验数值重合度最高,可有效地预测CCTO/P(VDF-TrFE)复合材料的介电增强现象。     

pH值对Bi_4Ti_3O_（12）溶胶水解特性的影响

报导了前驱体溶液的ｐＨ值对Ｂｉ－Ｔｉ溶液的水解特性的影响，并探讨了乙醇胺的催化作用机理。研究表明，乙醇胺可调节溶液的ｐＨ值，其机理是与ＨＡｃ反应，并与Ｂｉ＋离子生成稳定的络合物．前驱体溶液的ｐＨ值是决定溶胶、凝胶质量的主要因素．ｐＨ值较小时，溶液容易产生沉淀；ｐＨ值较大时，溶液中有大量的浑浊物；只有ｐＨ值在２．５～４之间的溶液才能形成均匀稳定的溶胶和凝胶     

Nb掺杂SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷的铁电介电性能

用传统的固相烧结工艺,制备了铌掺杂SrBi_4Ti_4O_(15)(SBTi)铁电陶瓷SrBi4-x/3Ti4-xNbxO15(SBTN-x),Nb掺杂量x=0.00,0.003,0.012,0.03和0.06.X射线衍射的结果表明,所有样品均为单一的层状钙钛矿结构相,Nb掺杂未改变SBTi的晶体结构.铁电测量结果表明,Nb掺杂使SBTi的铁电性能得到较大改善.随掺杂量x的增加,样品的剩余极化(2Pr)呈现出先增大,后减小的规律.在x=0.03时,2Pr达到最大值24.7μC/cm2,而SrBi4Ti4O15的2Pr仅为15.8μC/cm2,掺杂使2Pr提高近60%.同时,样品的矫顽场几乎不随掺杂量的改变而变化.掺杂后,样品的居里温度变化很小,表明Nb对SrBi_4Ti_4O_(15)的B位掺杂基本未影响材料的热稳定性能.     

BiFeO_3/Bi_（3.25）La_（0.75）Ti_3O_（12）膜的介电弛豫行为研究

认为BiFeO3（BFO）膜和Bi3.25La0.75Ti3O12（BLT）膜都是漏电的弛豫铁电体,应用麦克斯韦-维格纳机制研究了生长在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上的双层膜BiFeO3/Bi3.25La0.75Ti3O12的介电弛豫行为。发现BFO膜的特性显著影响BFO/BLT膜的介电弛豫行为。理论结果在温度高于400K时与实验吻合很好。推断BLT膜的多晶取向及二价铁离子在其中的扩散,导致其中出现杂乱无章的极化纳米微区,BLT膜的弛豫特性则在低温被抑制。     

Nb掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol-gel法在p-Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3-xNbxO12(BLTN)铁电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明:650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量x在0.06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21.6μC/cm2和96.8kV/cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%。     

CaCu_3Ti_4O_(12)的驰豫特性

利用固态反应办法制备了CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷样品;从德拜弛豫理论出发,通过介电温度谱得到弛豫时间温度谱,计算了样品的弛豫激活能H.结果表明激活能与频率无关,而弛豫时间因子τ0则与频率有关,显示出样品的弛豫特性并非来源于激活能H,而是来源于弛豫时间因子τ0的分布.     

Bi_(3.25)Nd_(0.75)Ti_3O_(12)陶瓷的制备和性能

采用化学共沉淀法制备了掺钕钛酸铋陶瓷粉料,对其相组成和形貌进行研究,进而制备块体陶瓷,对其电学性能和疲劳特性进行分析.结果表明:粉料经550℃烧结后开始结晶,随烧结温度的进一步提高,结晶逐步完善而形成单相层状钙钛矿结构.块体材料的2Pr和Ec值分别为12.56μC/cm2和29.9 V/cm.经过1011次读/写循环后BNT的Pr值基本上没有下降,说明材料具有良好的抗疲劳特性.     

CaCu_3Ti_4O_(12)基高介电常数材料

陶瓷电容器的小型化要求电介质有更高的介电常数.CaCu3Ti4O12是新近发现的一种高介材料,其相对介电常数在104量级.作者研究了固相反应制备CaCu3Ti4O12的反应进程,包括中间相的产生和消失,制备单相CaCu3Ti4O12的工艺条件.研究了多种离子在钙钛矿结构中的掺杂取代及对介电性能的影响,特别是降低介电损耗的方法.     

巨介电氧化物CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的制备与物性研究

CaCu3Ti4O12(CCTO)是近年被广泛关注的一种非铁电性的新型高介电氧化物,作者对其陶瓷材料的制备工艺条件和物性进行了深入系统的探讨.在室温～350℃,40Hz～110MHz频率范围内详细地研究了介电频谱和阻抗频谱.研究发现其室温静介电常数随烧结时间的延长而增大、在75℃以上的高温区域及100Hz～100kHz频率范围内,介电谱中存在着一个未曾见报道的类德拜型弛豫性色散、高温下的复阻抗谱呈现3个Cole-Cole半圆的诸现象.高温下介电谱呈现出与空间电荷输运相关的低频响应和两个类德拜型弛豫性色散.通过特征频率随温度的变化关系求出了两个类弛豫性色散的活化能,分别为0.084eV和0.678eV.我们认为,复阻抗谱中的3个Cole-Cole半圆分别起因于不同的电学机制效应,提出了在由3个并联元件(其中的R和C不随频率变化)组成的串联电路中加入一项随频率变化的阻抗的等效电路模型,对实验数据进行了拟合处理,得出了表征3种不同的电学机制效应的活化能分别为0.107eV,0.627eV和0.471eV的结果.     

Nd掺杂Bi4Ti3O12陶瓷的制备及其电性能

采用固相烧结法制备了Nd掺杂Bi4-xNdxTi3O12（％=0,0．25,0．5,0．75,1）层状铋系钙态矿无铅介电陶瓷。利用XRD、SEM和宽频IZR数字电桥测试手段研究了Nd掺量、烧结温度和保温时间对Bi4-xNdxTi3O12（BNT）陶瓷晶相、显微结构及介电性能的影响。研究表明,本实验中Nd的最佳质量掺量为0．75,最佳烧结温度为1050℃,保温时间为4h,BNT陶瓷具有良好的介电性能。