溶膠-凝膠法制備摻雜鈦酸鍶鉍基鐵電薄膜及陶瓷的研究.pdf

1、由于鉍系層狀結(jié)構(gòu)材料具有良好的抗疲勞性能而成為目前鐵電存儲(chǔ)器應(yīng)用研究的主要材料之一，這類材料研究最多的是SrBi2Ta2O9、Bi4-xLaxTi3O12。作為典型的鉍系層狀結(jié)構(gòu)材料之一的SrBi4Ti4O15由于其優(yōu)良的抗疲勞性能而越來越受到重視；SrBi4Ti4O15晶體結(jié)構(gòu)具有高度各向異性，使得其材料的性能依賴于材料的擇優(yōu)取向，資料表明SrBi4Ti4O15的剩余極化僅存在于a軸方向，因此制備高度a向擇優(yōu)取向的材料有非常重要的意義

2、。 對(duì)SrBi4Ti4O15薄膜的研究：本論文對(duì)溶液濃度、退火溫度及鍶離子源等工藝條件以及鉍過量、摻雜改性對(duì)材料的a向擇優(yōu)取向的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在勻膠速率為3500r/s、勻膠時(shí)間為30s時(shí)，溶液濃度在0.15mol/L及其以上時(shí)由于粘度較大，薄膜的表面有微裂紋并且厚度不均勻；在0.12mol/L及其以下薄膜表面致密幾乎沒有微裂紋，而且厚度也比較均勻；通過XRD圖譜的對(duì)比發(fā)現(xiàn)醋酸鍶為鍶離子源時(shí)比硝酸鍶為離子源時(shí)材料的a

3、向擇優(yōu)取向度大；鑭系三種稀土元素(La、Nd、Ce)適量摻雜有利于材料的a向擇優(yōu)取向；對(duì)于SrBi4-xNdxTi4O15鐵電性能的研究發(fā)現(xiàn)，最佳摻雜量為x=0.12，此時(shí)材料的剩余極化2Pr可達(dá)32.6μC/cm2。 于SrBi4Ti4O15陶瓷的研究：本論文研究了，燒結(jié)溫度、鉍過量、鑭系稀土元素?fù)诫s對(duì)陶瓷顯微結(jié)構(gòu)以及性能影響。結(jié)果表明：燒結(jié)溫度不宜過低，燒結(jié)溫度過低時(shí)，晶粒太小或發(fā)育不完善使材料材料的性能受到影響；燒結(jié)溫過高

4、則會(huì)由于過燒和鉍元素?fù)]發(fā)嚴(yán)重而影響材料的性能，其比較適宜的燒結(jié)溫度為Ts=1100℃；由于鉍元素在不太高的溫度下就可以揮發(fā)，從而形成氧空位而影響材料的性能，本論文研究發(fā)現(xiàn)鉍過量和鑭系鑭、鈰、釹三種稀土元素的摻雜有助于抑制材料中的氧空位，提高材料的a向擇優(yōu)取向度，從而提高材料的性能。鉍最佳含量為過量10％左右，從XRD圖譜看當(dāng)鉍過量20％時(shí)，有雜峰出現(xiàn)可能是氧化鉍Bi2O3或焦綠石(Sr，Bi)2Ti2O7相，因此鉍過量不宜超過20％。適