鐵酸鉍（BiFeO3）擁有高的居里溫度（約825 ℃）和大的剩余極化強(qiáng)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(lǐng)域都具有重要的研究?jī)r(jià)值。然而,BiFeO3矯頑場(chǎng)很高,且不易制備純相,因而通常難以充分施加電場(chǎng)極化。近年來(lái),對(duì)于BiFeO3系陶瓷的研究主要集中在與其相關(guān)的固溶體系。研究人員發(fā)現(xiàn)通過(guò)微量元素?fù)诫s或者利用構(gòu)建準(zhǔn)同型相界可以明顯提高該類材料的壓電性能。通過(guò)利用新的制備工藝,如:液相快速燒結(jié)、微波燒結(jié)、兩步燒結(jié)等也可以進(jìn)一步改善BiFeO3系壓電陶瓷的綜合性能,但有關(guān)該類材料制備工藝的研究報(bào)道仍較少。本文主要對(duì)BiFeO3系壓電陶瓷的制備工藝方法進(jìn)行了探索性研究。深入研究了溫度梯度燒結(jié)工藝及襯底輔助燒結(jié)工藝對(duì)BiFeO3陶瓷自極化效應(yīng)的影響,獲得了具有較強(qiáng)宏觀自極化BiFeO3陶瓷,并對(duì)BiFeO3陶瓷在制備過(guò)程中形成強(qiáng)宏觀自極化的物理機(jī)制提出了合理的解釋。此外,本文還探索了分步合成工藝對(duì)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(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）正壓電效應(yīng)；（ｂ）逆壓電效應(yīng)??壓電效應(yīng)分為正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，實(shí)質(zhì)上是機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換的??

??械變形的現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上是電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程。如圖１．１（ｂ）所示，沿電介質(zhì)??的極化方向施加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)在一定的方向會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形或應(yīng)力。??１．１．２壓電陶瓷??壓電陶瓷是一類具有壓電特性、能將機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)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(qiáng)直流電場(chǎng)下進(jìn)行極??化處理，使自發(fā)極化矢量沿電場(chǎng)方向重新取向，從而顯示宏觀壓電性。未經(jīng)電場(chǎng)??極化處理時(shí)，各個(gè)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(jì)上來(lái)看，整個(gè)陶瓷中包含許多不同方向的電疇??（如圖１．２（ａ）所示），各個(gè)方向上的極化強(qiáng)度互相抵消，宏觀上對(duì)外部不顯示極性，??陶瓷不具有壓電效應(yīng)。將陶瓷樣品置于強(qiáng)直流電場(chǎng)下進(jìn)行一段時(shí)間的極化處理??時(shí)，各晶粒的自發(fā)極化矢量在一定程度上按外電場(chǎng)方向重新取向，自發(fā)極化方向??與電場(chǎng)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(jié)構(gòu)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(shí)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(jié)構(gòu)示意圖??２００３年，鐵酸鉍的研宄取得了重大進(jìn)展。Ｗａｎｇ等人通過(guò)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(qiáng)度為５０?－?６０?ｐＣ／ｃｍ２，比塊狀鐵酸鉍材料的剩余極化強(qiáng)度高出一個(gè)數(shù)??量級(jí)［１７］。隨后，在ＢｉＦｅ０３單晶的［１１１］方向測(cè)得剩余極化強(qiáng)度為１００｜ｉＣ／ｃｍ２，與??第一性原理計(jì)算得到的數(shù)值相符［１４］。這些重要發(fā)現(xiàn)極大促進(jìn)了鐵酸鉍材料的研??宄，使其在鐵電存儲(chǔ)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?zé)o鉛壓電材料

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



本文編號(hào)：3261307