隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,功能材料憑借其優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)等物理特性,在信息通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等諸多領(lǐng)域都起到了舉足輕重的作用。這意味著對(duì)集電學(xué)、磁學(xué)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(qiáng)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(lái)越多的關(guān)注。并且Bi³⁺具有6s²孤對(duì)電子,這與Pb²⁺離子的電子構(gòu)型十分類似,這意味著B(niǎo)FO體系可以被認(rèn)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(zhǔn)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(lái)源】：上海師范大學(xué)上海市

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【學(xué)位級(jí)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(xué)碩士學(xué)位論文4應(yīng)以及逆壓電效應(yīng)）可以實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換，如圖1-2所示[27]。圖1-2壓電效應(yīng)示意圖[27]通過(guò)進(jìn)一步的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，人們發(fā)現(xiàn)具有鐵電性的材料都具有壓電效應(yīng)，而具有壓電效應(yīng)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(duì)稱點(diǎn)群才有可能具有自發(fā)極化，其中在外電場(chǎng)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(duì)稱中心的晶體即可表現(xiàn)出壓電特性，這種非中心對(duì)稱的點(diǎn)群一共有21種。但432點(diǎn)群具有較高的對(duì)稱性從而不表現(xiàn)出壓電性，因此除去432點(diǎn)群共有20種點(diǎn)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(duì)稱點(diǎn)群，因此鐵電材料屬于壓電材料[28]。通常來(lái)說(shuō)，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(yīng)以及更大的介電常數(shù)。因此，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中具有鐵電性的壓電材料通常更受到人們的青睞。基于一些壓電晶體研制的濾波器、諧振器等器件得到了廣泛的應(yīng)用。但由于大多數(shù)壓電效應(yīng)的研究仍基于晶體材料，這極大的限制了人們對(duì)鐵電壓電材料的深入研究和實(shí)際應(yīng)用。隨著人們對(duì)新材料的進(jìn)一步探索，第二次世界大戰(zhàn)期間，來(lái)自日本、美國(guó)和前蘇聯(lián)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了鈦酸鋇陶瓷（BariumTitanate,BaTiO3，簡(jiǎn)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(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)相比，BT具有更簡(jiǎn)單的鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)。隨后來(lái)自美國(guó)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(xué)性能[3,29,30]。在此之后，越來(lái)越多的鐵電體開(kāi)始被人們發(fā)現(xiàn)，尤其是對(duì)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(gè)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(wú)鐵磁性。這是由于在制備過(guò)程中Bi離子揮發(fā)引起的氧空位，F(xiàn)e離子的變價(jià)以及雜質(zhì)第二相導(dǎo)致體系漏電流過(guò)高[6,46]。針對(duì)BFO存在的問(wèn)題，人們對(duì)該體系進(jìn)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(rèn)為是一個(gè)最有前景的可望替代PZT的無(wú)鉛體系[47]。圖1-3BiFeO3結(jié)構(gòu)示意圖[48]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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