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具有层状钙钛矿结构的Bi4Ti3O12(BTO)铁电陶瓷材料,由于具有很大的自发极化,成为倍受关注的铁电存储器的候选材料之一。但是这种材料的薄膜剩余极化小,而且抗疲劳性能差,因此需要通过掺杂改善性能。本文研究了在A位使用多种不同镧系元素(La、Ce、Pr、Nd和Sm)掺杂的BTO铁电材料,以及Pr/Nb共掺杂的BTO和Nd/Nb共掺杂的BTO铁电材料。并对掺杂不同镧系元素、不同组分和不同工艺参数样品的微观结构及其电学性能进行了系统的研究,讨论了掺杂改善材料性能的机制。具体工作如下:1.采用高温固相法成功制备了A位分别掺La、Ce、Pr、Nd和Sm的BTO铁电材料,并对其微观结构和铁电性能进行了测试。发现制备的陶瓷样品均为单一的正交相,表明镧系元素的掺杂没有改变BTO的晶体结构,掺杂使材料的铁电性能得到了改善。2.采用高温固相法制备Pr和Nb共掺杂的BTO陶瓷材料。测试结果表明:在适当的掺杂比例下,Pr和Nb离子能完全固溶进入BTO晶格中,Pr和Nb共掺杂的BTO铁电陶瓷材料均形成单一的层状钙钛矿结构。Nb的引入使样品的介电常数变大,介电损耗明显降低,居里温度向低温方向移动,但下降幅度不大。在Nb掺杂量较小(x≤0.09)时,材料的剩余极化值随着Nb掺杂量增加而增大,当x=0.09时,2Pr达到极大值26μC/cm2,矫顽场为50.3 kV/cm。材料性能得到改善的主要原因可能是高价态Nb5+取代B位Ti4+能有效的抑制氧空位的产生。3.采用高温固相法制备了铌掺杂的Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电材料。发现制备的陶瓷材料均为单一的层状钙钛矿结构,反映TiO6八面体内部振动情况的850cm-1拉曼峰随着Nb掺杂量的增加明显上移,表明TiO6参与取代过程,Ti4+被具有较小离子半径的Nb5+取代。Nb的引入使样品的介电损耗明显降低,居里温度呈下降趋势。随着Nb掺杂量增加,材料的剩余极化强度先增大后减小,当x=0.03时,2Pr达到极大值为19.3μC/cm2,矫顽场为57.5 kV/cm。