鈣鈦礦材料的光頻介電譜與低頻介電性研究.pdf

1、凝聚態(tài)物質(zhì)的介電譜測量可以將材料的微觀參量與宏觀可測的物理量聯(lián)系起來,從而能夠有效研究材料中的電荷運動,近程相互作用,界面極化,以及闡明分子結(jié)構(gòu)或物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)的某些規(guī)律。其研究可以聯(lián)系電介質(zhì)的宏觀性能理論與介觀或納米尺度結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu),探索建立微觀結(jié)構(gòu)—介觀結(jié)構(gòu)——宏觀性能三者之間的相互關(guān)系的理論模型,為電介質(zhì)材料的研究和工程設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。針對光頻介電譜的研究,本文采用基于密度泛函理論的平面波贗勢方法以及廣義梯度近似計算了立方相鈦酸

2、鋇、鈦酸鉛、鋯酸鉛的電子結(jié)構(gòu)以及光頻介電函數(shù)譜,結(jié)合光學(xué)躍遷分析了三者的介電常數(shù)虛部,而后采用經(jīng)典洛倫茲公式擬合了虛部并結(jié)合布居數(shù)值進(jìn)行分析。針對低頻介電譜的研究,本文通過對溶膠-凝膠法制備的PZT95/5陶瓷進(jìn)行介電譜測試,包括介電溫度譜和介電頻譜,結(jié)果顯示:通過ε(T)曲線看出,樣品介電常數(shù)較大(103~104量級)且在較大溫度范圍內(nèi)比較穩(wěn)定,ε-1(T)曲線符合居里外斯定律,樣品的介電頻率譜說明材料在電工頻率范圍內(nèi)存在壓電效應(yīng),有

3、利于工業(yè)應(yīng)用,樣品在高溫處的介電弛豫不是典型拜德弛豫,屬于極化弛豫的多體模型。對溶膠-凝膠法制備的PZT95/5薄膜進(jìn)行介電譜測試,包括介電溫度譜和介電頻譜,并且進(jìn)行了材料交流電導(dǎo)率的測量,結(jié)果顯示:ε(T)曲線的相變峰不如陶瓷尖銳,并隨著頻率的增加而逐漸變平坦。同時,ε-1(T)曲線在高頻不符合居里外斯定律,材料內(nèi)部存在氧缺陷;通過研究材料不同溫度下的ε(f)曲線,采用普適弛豫定律公式進(jìn)行擬合,得到彌散系數(shù)隨著溫度的變化關(guān)系,結(jié)合材料

4、反鐵電-鐵電-順電相變的微觀結(jié)構(gòu)隨溫度的變化進(jìn)行初步探索。對溶膠-凝膠法制備的PLZT7/40/60薄膜進(jìn)行相同的介電譜和交流電導(dǎo)率測試,結(jié)果顯示:材料出現(xiàn)彌散相變,屬于弛豫鐵電體,內(nèi)部存在氧缺陷;通過介電頻譜反映出樣品具有介電弛豫特征,具有溫度彌散特性,并且通過不同溫度下ε′-ε″曲線的Cole-Cole經(jīng)驗公式擬合,結(jié)合弛豫鐵電體特性分析了樣品的介電常數(shù)、最可幾弛豫時間、經(jīng)驗公式擬合參數(shù)h的溫度函數(shù),同時發(fā)現(xiàn)材料在相變溫度Tm以及1