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Nb掺杂Bi₄Ti₃O₁₂层状结构铁电陶瓷的电行为特性研究

张丽娜 , 李国荣 , 赵苏串 , 郑嘹赢 , 殷庆瑞

无机材料学报

采用固相烧结工艺制备了Nb⁵⁺掺杂的Bi₄Ti₃O₁₂层状结构铁电陶瓷.运用XRD 和AFM对Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2材料的微观结构进行表征,发现所制备的陶瓷均具有单一的正交相结构,抛光热腐蚀表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.通过对材料直流电导率与温度关系的Arrhenius拟合,分析丁Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2的导电机理. Nb⁵⁺掺杂提高了材料的介电常数,但居里温度随掺杂含量的增加呈线性下降趋势.DSC结果显示Bi₄Ti_3-xNb_xO_12+x/2材料在居里温度处经历了一级铁电相变.样品的铁电性能测试结果表明, Nb⁵⁺掺杂Bi₄Ti₃O₁₂提高了材料的剩余极化Pr,这主要是由于^_Nb5+取代Ti⁴⁺大大降低了材料中氧空位的浓度,使得氧空位对畴的钉扎作用减弱的缘故.

关键词: 导率 , activation energy , ferroelectric properties , Bi₄Ti₃O₁₂

MOD法制备的Bi_3.25Nd_0.75Ti₃O₁₂薄膜的铁电各向异性行为

马建华 , 孟祥建 , 孙璟兰 , 褚君浩

无机材料学报

采用金属有机分解法(MOD)在(111)Pt／Ti／SiO₂／Si衬底上制备了含(117)成分的 c轴择优取向和a轴择优取向的Bi_3.25Nd_0.75Ti₃O₁₂(BNT)薄膜.实验发现, BNT薄膜的晶 型结构主要依赖于预退火条件.电学性能测试表明,a轴择优取向的BNT薄膜具有高的剩余 极化和矫顽场,较高的介电常数和介电损耗,以及较大的电容调谐率;而c轴择优取向的则相 反. BNT薄膜具有同Bi₄Ti₃O₁₂(BIT)薄膜相似的铁电各向异性行为.

关键词: BNT薄膜 , crystallinity , ferroelectricity , anisotropy

MOD法制备的Pb_0.985La0.01(Zr_0.4Ti_0.6)O₃

马建华 , 孟祥建 , 孙兰璟 , 褚君浩

无机材料学报

采用金属有机分解法(MOD)在LNO(100)/Si衬底上制备了Pb_0.985La_0.01(Zr_0.4Ti_0.6)O₃(PLZT)铁电薄膜. 在薄膜的快速退火过程中, 增加了一个中间温度预退火过程, 并研究了该过
程对薄膜晶型结构和铁电性能的影响. 结果发现, 中间温度预退火过程可以影响薄膜对晶型结构的选择. 没有中间温度预退火过程的薄膜, 显示出(100)择优取向; 而经中间温度预退火的
薄膜则表现为随机取向. 对薄膜铁电性能的研究表明, 没有中间温度预退火过程的薄膜的铁电性能较差, 经380℃预退火的薄膜显示出最佳的铁电性能. 晶型结构取向和缺陷是影
响PLZT薄膜铁电性能的两个主要因素.

关键词: PLZT薄膜 , intermediate pre-annealing process , crystallinity , ferroelectricity

新型Sol-Gel技术PZT铁电厚膜的制备及电学性能研究

夏冬林 , 刘梅冬 , 曾亦可 , 李军 , 黄焱球 , 刘少波

无机材料学报

采用新型ｓｏｌ－ｇｅｌ技术在 Ｐｔ／Ｔｉ／ＳiO2/Si基片上制备出了厚度为 ２～６０μｍ的ＰＺＴ铁 电厚膜材料；研究了ＰＺＴ厚膜的结构及其介电、铁电性能．ＸＲＤ谱分析显示，ＰＺＴ厚膜 呈现出纯钙钛矿相结构，无焦绿石相存在．ＳＥＭ电镜照片显示，ＰＺＴ膜厚均匀一致，无裂 纹、高致密．厚度为５０μｍ的ＰＺＴ厚膜的介电常数为８６０，介电损耗为０.０３，剩余极化强度 是２５μＣ／ｃｍ^２．矫顽场是４０ｋＶ／ｃｍ.

关键词: PZT厚膜 , lead zirconate titanate (PZT) , sol-gel technique , dielectric properties

LiTa₃O₈薄膜制备与电性能研究

张德银 , 黄大贵 , 李金华 , 李坤

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.01106

以乙醇锂和乙醇钽为起始反应物, 用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了新型钽酸锂LiTa₃O₈铁电薄膜. 经XRD图谱对比, 该薄膜结构不同于LiTaO₃晶体结构, 与正交相结构类似. SEM分析显示经过750℃结晶退火的LiTa₃O₈薄膜表面均匀平整无裂纹, 膜厚约为1μm. 实验结果表明, 在450kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜剩余极化强度P_r为9.3μC/cm², 矫顽场强E_c为126.8kV/cm; 在9.5kV/cm时, LiTa₃O₈薄膜漏电电流为8.85×10^-9A/cm², 比LiTaO₃薄膜漏电小; 在1kHz时, LiTa₃O₈薄膜介电常数为58.4, 介电损耗为0.26. 溶胶-凝胶法制备的 LiTa₃O₈薄膜结晶温度比LiTaO₃薄膜高50℃以上.

关键词: 铁电薄膜 , LiTa₃O₈ , sol-gel , ferroelectric properties , dielectric properties

Li改性铌钽酸钾钠无铅压电陶瓷的研究

江向平 , 胡晓萍 , 江福兰 , 刘晓冬 , 殷庆瑞

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00465

利用固相反应法制备了(Na _0.52 K _0.48-x Li _x)(Nb _0.86 Ta _0.10 Sb _0.04)O ₃系无铅压电陶瓷, 研究了不同Li含量(x分别为0、0.02、0.04、0.06、0.08)样品的显微结构、物相组成及电性能. 结果表明, Li含量的改变对其物相组成、压电性能、铁电性能、介电性能都有显著影响. 当Li含量x从0增大到0.04时, 其压电性能相应提高, 当Li含量x超过0.04时, 压电性能明显下降; 在x=0.04时综合性能最好, 其压电常数d₃₃高达260pC/N, 介电损耗tanδ为0.027, 平面机电耦合系数k_p值达到50%, 剩余极化强度P_r为22μC·cm^-2, 矫顽电场E_c为0.95kV·mm^-1, 居里温度为316℃. 另外, 随着Li含量增加, 该系统的矫顽电场明显增强, 居里温度有所提高.

关键词: 铌钽酸钾钠 , lead-free piezoelectric ceramics , piezoelectric properties , ferroelectric properties , dielectric properties

Ti掺杂BiFeO₃陶瓷的结构和铁电性能研究

郑朝丹 , 张端明 , 刘心明 , 刘超军 , 余春荣 , 于军

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00745

用固相反应法制备了BiFe_1-xTi_xO₃(BFTxO)陶瓷样品，研究了不同Ti掺杂量对BFO陶瓷结构、形貌、铁电性能和铁电-顺电相变温度(T_c)的影响. XRD结果表明，当Ti含量x从0增大到0.2，相的结构由菱方钙钛矿逐渐变为斜方结构. Raman光谱的测试和模拟也证实了掺Ti后晶体结构有向三斜晶系转变的趋势. I-V曲线说明Ti掺杂显著降低了BFO陶瓷的漏电流，当Ti掺杂量为0.05时，漏电流最小，在100V电压下，漏电流密度为7.3×10^－6A/cm². Ti掺杂还增强了BFO陶瓷的铁电性，Ti掺杂量为0.05时的剩余极化强度甚至是纯BFO的两倍. 另外，DTA测试显示，Ti掺杂能影响BFO的铁电顺电相变温度. 随着Ti掺杂量的增加，铁电顺电相变温度逐渐降低.

关键词: BiFe_1-xTi_xO₃陶瓷 , ferroelectric property , leakage conduction

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