隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,功能材料憑借其優(yōu)良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力學等物理特性,在信息通訊、網(wǎng)絡技術(shù)等諸多領域都起到了舉足輕重的作用。這意味著對集電學、磁學等多種物理性能于一體的多功能材料研究是至關(guān)重要的。其中鐵酸鉍（BiFeO₃,縮寫為BFO）材料由于其具有較大自發(fā)極化強度（～100μC/cm²）、高居里溫度（T_C=850℃）和尼爾溫度（T_N=370℃）等優(yōu)異的物理特性引起了廣大科研人員越來越多的關(guān)注。并且Bi³⁺具有6s²孤對電子,這與Pb²⁺離子的電子構(gòu)型十分類似,這意味著BFO體系可以被認為是替代鉛基體系的潛在候選材料。此外,BFO與鈦酸鋇（BaTiO₃,縮寫為BTO）組成的固溶體能夠形成類似PZT的準同型相界（Morphotropic phase boundary,縮寫為MPB）。因此,鐵酸鉍-鈦酸鋇（BiFeO₃-BaTiO₃,縮寫為BF-BT）體... 

【文章來源】：上海師范大學上海市

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電滯回線示意圖[23]

第1章緒論上海師范大學碩士學位論文4應以及逆壓電效應）可以實現(xiàn)電能和機械能之間的相互轉(zhuǎn)換，如圖1-2所示[27]。圖1-2壓電效應示意圖[27]通過進一步的理論分析和實驗研究，人們發(fā)現(xiàn)具有鐵電性的材料都具有壓電效應，而具有壓電效應的材料卻不一定具有鐵電性。這是由于只有10種具有特殊極性方向的非中心對稱點群才有可能具有自發(fā)極化，其中在外電場下其自發(fā)極化方向發(fā)生變化的才能稱之為鐵電體。而只要不存在對稱中心的晶體即可表現(xiàn)出壓電特性，這種非中心對稱的點群一共有21種。但432點群具有較高的對稱性從而不表現(xiàn)出壓電性，因此除去432點群共有20種點群表現(xiàn)出壓電性。這其中就包含具有鐵電性的10種具有極軸（自發(fā)極化）的非中心對稱點群，因此鐵電材料屬于壓電材料[28]。通常來說，與非鐵電性壓電材料相比，鐵電性壓電材料往往具有更優(yōu)異的壓電效應以及更大的介電常數(shù)。因此，在實際的應用過程中具有鐵電性的壓電材料通常更受到人們的青睞�；谝恍〾弘娋w研制的濾波器、諧振器等器件得到了廣泛的應用。但由于大多數(shù)壓電效應的研究仍基于晶體材料，這極大的限制了人們對鐵電壓電材料的深入研究和實際應用。隨著人們對新材料的進一步探索，第二次世界大戰(zhàn)期間，來自日本、美國和前蘇聯(lián)的科學家發(fā)現(xiàn)了鈦酸鋇陶瓷（BariumTitanate,BaTiO3，簡稱BT）。鈦酸鋇陶瓷不僅具有優(yōu)異介電、鐵電以及壓電性能，而且與RS復雜的晶體結(jié)構(gòu)相比，BT具有更簡單的鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)。隨后來自美國的Jaffe等人合成了鋯鈦酸鉛二元陶瓷（Pb(Zr,Ti)O3,PZT）固溶體系，并發(fā)現(xiàn)其具有更加優(yōu)異的電學性能[3,29,30]。在此之后，越來越多的鐵電體開始被人們發(fā)現(xiàn)，尤其是對具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電壓電陶瓷研究最為廣泛。這類鐵電壓電材料由于其兼具介電性能、鐵電性能、壓

?粲赗3c空間群。其鐵電自發(fā)極化方向沿著[111]方向，共存在8個自發(fā)極化方向，如圖1-3所示。BFO結(jié)構(gòu)上屬于G-Type反鐵磁結(jié)構(gòu)，即相鄰Fe離子的磁矩反向平行排列。但是單相的BFO通常存在較大的漏電流，并且在宏觀上表現(xiàn)為無鐵磁性。這是由于在制備過程中Bi離子揮發(fā)引起的氧空位，F(xiàn)e離子的變價以及雜質(zhì)第二相導致體系漏電流過高[6,46]。針對BFO存在的問題，人們對該體系進行了摻雜、固溶等改性方式以提高其性能。其中鐵酸鉍-鈦酸鋇（BiFeO3-BaTiO3，縮寫為BF-BT）固溶體系被認為是一個最有前景的可望替代PZT的無鉛體系[47]。圖1-3BiFeO3結(jié)構(gòu)示意圖[48]

【參考文獻】：
期刊論文
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