發(fā)布時間：2021-07-02 22:02

　　鐵酸鉍（BiFeO3）擁有高的居里溫度（約825 ℃）和大的剩余極化強度（大于100μC/cm2）,是少數(shù)的能在室溫以上具有（反）鐵磁性和鐵電性的多鐵材料,因而在鐵電、壓電和磁電耦合領域都具有重要的研究價值。然而,BiFeO3矯頑場很高,且不易制備純相,因而通常難以充分施加電場極化。近年來,對于BiFeO3系陶瓷的研究主要集中在與其相關的固溶體系。研究人員發(fā)現(xiàn)通過微量元素摻雜或者利用構建準同型相界可以明顯提高該類材料的壓電性能。通過利用新的制備工藝,如:液相快速燒結、微波燒結、兩步燒結等也可以進一步改善BiFeO3系壓電陶瓷的綜合性能,但有關該類材料制備工藝的研究報道仍較少。本文主要對BiFeO3系壓電陶瓷的制備工藝方法進行了探索性研究。深入研究了溫度梯度燒結工藝及襯底輔助燒結工藝對BiFeO3陶瓷自極化效應的影響,獲得了具有較強宏觀自極化BiFeO3陶瓷,并對BiFeO3陶瓷在制備過程中形成強宏觀自極化的物理機制提出了合理的解釋。此外,本文還探索了分步合成工藝對BiFeO3系壓電陶瓷綜合性能的影響,在（1-x）BiFeO3-xBaTiO3體系陶瓷中獲得了相比傳統(tǒng)制備工藝樣品更優(yōu)的綜合... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）正壓電效應；（ｂ）逆壓電效應??壓電效應分為正壓電效應和逆壓電效應，實質(zhì)上是機械能和電能相互轉換的??

??械變形的現(xiàn)象，實質(zhì)上是電能轉換為機械能的過程。如圖１．１（ｂ）所示，沿電介質(zhì)??的極化方向施加電場時，電介質(zhì)在一定的方向會產(chǎn)生機械變形或應力。??１．１．２壓電陶瓷??壓電陶瓷是一類具有壓電特性、能將機械能和電能相互轉換的功能陶瓷材??料。為了使壓電陶瓷展現(xiàn)宏觀的壓電特性，通常需將其置于強直流電場下進行極??化處理，使自發(fā)極化矢量沿電場方向重新取向，從而顯示宏觀壓電性。未經(jīng)電場??極化處理時，各個鐵電晶粒的自發(fā)極化矢量一般混亂取向，其中自發(fā)極化方向一??致的區(qū)域定義為電疇。從宏觀統(tǒng)計上來看，整個陶瓷中包含許多不同方向的電疇??（如圖１．２（ａ）所示），各個方向上的極化強度互相抵消，宏觀上對外部不顯示極性，??陶瓷不具有壓電效應。將陶瓷樣品置于強直流電場下進行一段時間的極化處理??時，各晶粒的自發(fā)極化矢量在一定程度上按外電場方向重新取向，自發(fā)極化方向??與電場方向一致的電疇不斷增大（如圖１．２（ｂ）所示）。之后

??面體發(fā)生位移，結構產(chǎn)生不均勻性（如圖１．３所示）ｃＢｉＦｅ０３的居里溫度為８２５?°Ｃ，??尼爾溫度為３７０?°Ｃ，在室溫以上同時具有（反）鐵磁性能和鐵電性能、以及磁電耦??合現(xiàn)象，是一種廣泛研宄的單相多鐵材料??圖１．３鐵酸鉍晶胞結構示意圖??２００３年，鐵酸鉍的研宄取得了重大進展。Ｗａｎｇ等人通過脈沖激光沉積手段??制備了?ＢｉＦｅＯｄｈ延薄膜，發(fā)現(xiàn)室溫下樣品具有良好的鐵電性和一定的磁性，其??剩余極化強度為５０?－?６０?ｐＣ／ｃｍ２，比塊狀鐵酸鉍材料的剩余極化強度高出一個數(shù)??量級［１７］。隨后，在ＢｉＦｅ０３單晶的［１１１］方向測得剩余極化強度為１００｜ｉＣ／ｃｍ２，與??第一性原理計算得到的數(shù)值相符［１４］。這些重要發(fā)現(xiàn)極大促進了鐵酸鉍材料的研??宄，使其在鐵電存儲器等方面得到廣泛的發(fā)展。??鐵酸鉍材料作為有潛力的高溫無鉛壓電材料

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高溫壓電陶瓷研究進展[J]. 文海,王曉慧,趙巍,王浩,李龍土,桂治輪.  硅酸鹽學報. 2006(11)



本文編號：3261307