论文题目: 铋层状化合物的结构与铁电、介电性能
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 侯如钟
导师: 陈湘明
关键词: 铋的层状化合物,铁电体,介电性能,相变,驰豫铁电体
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 铋层状化合物是一类通常具有较高居里温度的铁电体材料,在集成铁电技术中占有重要地位。本论文首先系统地考察了镧系元素置换铋元素对铋层状化合物的结构及铁电、介电性能的影响,随后讨论了层状结构稳定性与A位平均离子半径的关系,最后对Ba基铋层状化合物的弥散相进行了讨论与分析。 在对La3+置换的Bi4Ti3O12的研究中,X射线衍射及拉曼光谱的分析都表明,随La3+置换量的增加,室温下Bi4-xLaxTi3O12的晶体结构由正交向四方转变。相应地,介电性能和P-E关系显示,Bi4-xLaxTi3O12的铁电性也随La3+含量的增加而逐渐减弱并最后消失。x=1.2时,Bi4-xLaxTi3O12具有驰豫铁电体的特征,而在x>1.2时Bi4-xLaxTi3O12室温下成为顺电体。在1MHz的测试频率下,x>1.2时可以获得介电常数高于125,介电损耗为10-4数量级的介电陶瓷。作者认为,La3+置换Bi3+对铁电软模所受的长程库仑力基本没有影响,而利于稳定顺电相结构的短程斥力则得到强化,这是铁电性减弱的主要原因。 类似的规律同样出现在La3+置换的SrBi4Ti4O15中。SrBi4-xLaxTi4O15在0≤x≤1.2的范围内形成固溶体,x>1.2时有（La,Bi）2/3TiO3第二相的析出。SrBi4-xLaxTi4O15的居里温度随La3+含量的增加而降低。x≥0.8时铁电相变变得弥散,且弥散程度随x的增加而增强,陶瓷的介电性能表现出驰豫铁电体的特征。对x=1.0时SrBi4-xLaxTi4O15的结构分析表明,钙钛矿层中靠近铋氧层的氧八面体与内侧的氧八面体在绕晶体学轴倾斜以及钛离子偏离平衡位置的位移上都表现出明显的不同。此外,Bi3+、La3+和Sr2+三种离子在钙钛矿层A位和铋氧层阳离子位置上呈现无序分布状态,这被认为是相变变得弥散的原因。 为了进一步理清铋层状化合物中对铁电性有影响的因素之间的关系,半径较小的Nd3+被用来取代CaBi4Ti4O15中的Bi3+。随Nd3+置换量的增加,CaBi4-xNdxTi4O15的晶体结构正交性减弱,居里温度降低,同时介电常数峰被压低。由此可以推断,Bi3+的存在是CaBi4Ti4O15及与之类似的化合物具有强的铁电性的一个至关重要的因素,而这主要与Bi3+外层电子配置中具有6S2孤对电子有关。氧八面体A位空隙与填入该处离子之间的尺寸失配对铁电性的贡献是次要的,但失配的程度也可以对铁电性的强弱产生影响。 尝试了M2Bi4Ti5O（18）（n=5）和M3Bi4Ti6O21（n=6）（M=Ba,Sr和Ca）这几种n>4
论文目录:
Abstact
摘要
第一章 绪论
§1．1 引言
§1．2 铁电体
§1．2．1 铁电体的基本概念
§1．2．2 铁电体的基础理论
§1．2．3 铁电体陶瓷
§1．3 铋层状化合物铁电体
§1．3．1 铋层状化合物的结构
§1．3．2 铋层状化合物的物理性质及应用
§1．4 课题的提出与研究内容
参考文献
第二章 La~(3+)置换的Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷
§2．1 引言
§2．2 实验与测试
§2．3 实验结果与讨论
§2．3．1 烧结特性
§2．3．2 相组成、结构与微结构分析
§2．3．3 铁电与介电性能
§2．3．4 关于铁电性减弱机理的讨论
§2．4 结论
参考文献
第三章 La~(3+)置换的SrBi_4Ti_4O_(15)陶瓷
§3．1 引言
§3．2 实验与测试
§3．3 实验结果与讨论
§3．3．1 相组成与结构分析
§3．3．2 La~(3+)置换对相变温度的影响
§3．3．3 SrBi_(4-X)La_XTi_4O_(15)的相变特性
§3．3．4 对SrBi_3LaTi_4O_(15)的Rietveld分析
§3．4 结论
参考文献
第四章 CaBi_(4-x)Nd_xTi_4O_(15)(0≤x≤1)铋层状化合物陶瓷
§4．1 引言
§4．2 实验与测试
§4．3 实验结果与讨论
§4．3．1 相组成、结构与微结构分析
§4．3．2 Nd~(3+)置换对铁电性的影响
§4．3．3 CaBi_(4-x)Nd_xTi_4O_(15)陶瓷的介电性能
§4．4 结论
参考文献
第五章 几种n>4的A_(n-3)Bi_4Ti_nO_(3n=3)(A=Ba，Sr，Ca)铋层状化合物陶瓷
§5．1 引言
§5．2 实验与测试
§5．3 实验结果与讨论
§5．3．1 铋层状化合物的生成过程
§5．3．2 相组成及微结构分析
§5．3．3 A位离子半径对结构稳定性的影响
§5．3．4 介电和铁电性能
§5．4 结论
参考文献
第六章 Ba基铋层状化合物的弥散相变
§6．1 引言
§6．2 实验与测试
§6．3 实验结果与讨论
§6．3．1 陶瓷的相组成
§6．3．2 Ba基铋层状化合物的相变特性
§6．3．3 Ba基铋层状化合物的结构与微结构
§6．3．4 在随机场理论框架下的讨论
§6．4 结论
参考文献
第七章 总结
攻读博士期间作者的论文清单
致谢
发布时间: 2006-05-10
参考文献
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