首页> 正文

铋层状结构铁电材料组成设计与性能优化

2020-12-06阅读(500)

铋层状结构铁电材料组成设计与性能优化

论文摘要

铋层状材料具有优良的铁电性能如抗疲劳特性、低的极化反转电压和快的反转时间,能很好达到铁电存储器的要求而成为FRAM最佳候选材料。同时,它具有较高的居里温度、机电耦合系数各向异性明显、低老化率、高电阻率、大的介电击穿强度等特点因而适合于高温、高频场合使用的压电材料。但单一铋层状材料具有影响实用化的缺点,因此系统分析Am-3Bi4TimO3m+3（m=3、4、5、6）系列材料,相应介电和铁电性能随结构变化的关系,对制备高性能且实用性的铁电材料具有重大意义。由于铋层状结构材料压电活性较低,本文通过离子取代措施提高其性能,这对铋层状结构材料在压电元器件的应用有很好的指导作用。采用固相反应法制备二层铋层状Pb1-xSrxBi2Nb2O9（0≤x≤0.2）和Pb0.8Ba0.2Bi2Nb2O9陶瓷。随Sr2+取代量的增加,晶粒尺寸得到细化,烧结温度降低80℃。对Pb0.8Ba0.2Bi2Nb2O9弛豫铁电体采用频率弥散度?Tm、表征10kHz1MHz范围内弛豫行为程度的?Trelax和Curie-Weiss拟和得到的弛豫因子γ三个经验参数验证PBN-Ba0.2弛豫铁电体的本质。认为弛豫现象的出现可能是由于Ba2+引入后造成A位离子与Bi2O2层中的Bi3+在微区范围内成分不均匀,离子分布无序。PBN-Ba0.2陶瓷d33值达11pC/N。饱和电滞回线表明PBN-Ba0.2明显提高PBN的铁电性能,剩余极化强度2Pr值达到21μC/cm2。首次制备Bax(Na0.5Bi0.5)1-xBi4Ti4O15（0.04≤x≤0.1）固溶体系,属于正常铁电体。扫描照片显示样品晶粒结合致密,没有气孔等缺陷存在。Ba2+引入可拓宽固溶体系的居里温度。固溶体系在1kHz100kHz范围内具有介电常数、介电损耗频率稳定性。Ba2+取代量的增加提高样品室温d33值,可达14pC/N。研究不同类钙钛矿层数Am-3Bi4TimO3m+3（A=Ca、Ba;m=3、4、5、6）材料,获得m=3、4、5的单相陶瓷。名义上的Ba3Bi4Ti6O21合成Ba2Bi4Ti5O18与BaTiO3两种组分。通过X射线衍射分析得知铋层状结构占到81.97%,为主晶相。A位加权离子半径过大是Ba3Bi4Ti6O21无法或难以被合成的原因。对BaBi4Ti4O15和Ba2Bi4Ti5O18出现的介电弥散现象采用随机场理论解释。当m值由3增至5,居里温度逐渐降低。剩余极化强度大小与m值奇偶性有关。Cam-3Bi4TimO3m+3（m=4、5、6）系列陶瓷被证明具有铁电性,介电常数温谱曲线在室温到650℃之间没有出现异常,因此它们的居里温度在650℃以上。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 铋层状材料概述
  • 1.1.1 晶体结构
  • 1.1.2 自发极化
  • 1.1.3 畴结构及极化反转微观过程
  • 1.2 铋层状结构材料研究现状
  • 2Nb2O9 基（m＝2）'>1.2.1 SrBi2Nb2O9基（m＝2）
  • 4Ti3O12（BIT）基（m＝3）'>1.2.2 Bi4Ti3O12（BIT）基（m＝3）
  • 4Ti4O15 基（m＝4）'>1.2.3 MBi4Ti4O15基（m＝4）
  • 0.5Bi0.5)Bi4Ti4O15 基（m=4）'>1.2.4 (Na0.5Bi0.5)Bi4Ti4O15基（m=4）
  • 1.3 一些典型铋层状结构铁电单晶的特性
  • 1.4 铋层状材料应用研究热点
  • 1.4.1 铁电储存器
  • 1.4.2 压电元器件
  • 1.5 课题的提出与研究思路
  • 2 实验方案设计与研究方法
  • 2.1 实验原料
  • 2.2 陶瓷样品的制备
  • 2.2.1 陶瓷样品的制备流程
  • 2.2.2 实验设备及器材
  • 2.3 陶瓷样品的结构和性能测试手段
  • 2.3.1 相结构测试
  • 2.3.2 扫描电镜照片形貌表征
  • 2.3.3 介电温度特性测试
  • 2.3.4 介电频率特性测试
  • 2.3.5 电阻率测试
  • 2.3.6 耐压特性测试
  • 2.3.7 铁电性能测试
  • 2.3.8 压电性能测试
  • 2NB2O9 基铋层状陶瓷改性研究'>3 离子取代对PBBI2NB2O9基铋层状陶瓷改性研究
  • 2+取代改性研究'>3.1 SR2+取代改性研究
  • 3.1.1 X 射线衍射分析
  • 3.1.2 扫描电镜分析
  • 3.1.3 烧结温度特性研究
  • 3.1.4 介电特性研究
  • 3.1.5 铁电特性研究
  • 3.1.6 小结
  • 2+取代改性研究'>3.2 BA2+取代改性研究
  • 3.2.1 X 射线衍射分析
  • 3.2.2 室温下PBN-Ba0.2 陶瓷介电、压电参数
  • 3.2.3 PBN-Ba0.2 陶瓷介电弛豫机制探讨
  • 3.2.4 铁电特性研究
  • 3.2.5 小结
  • 0.5BI4.5TI4O15 基固溶体系相结构与性能优化研究'>4 NA0.5BI4.5TI4O15基固溶体系相结构与性能优化研究
  • 4.1 BNBT 陶瓷X 衍射分析
  • 4.1.1 烧结前X 射线衍射结果
  • 4.1.2 烧结后X 射线衍射结果
  • 4.2 BNBT 陶瓷扫描电镜分析
  • 4.3 BNBT 陶瓷的介电特性
  • 4.3.1 室温下的介电特性
  • 4.3.2 介电性能随温度的变化规律
  • 4.4 BNBT 陶瓷的压电特性
  • 4.5 本章小结
  • 5 材料组成对含钛铋层状结构和性能影响的机理研究
  • 5.1 X 射线衍射分析
  • 5.1.1 样品的合成机理及XRD 图谱标定
  • 5.1.2 m 值变化对晶体结构的影响
  • 5.2 扫描电镜分析
  • 5.3 介电温度特性研究
  • m-3Bi4TimO3m+3（m=3、4、5、6）系列样品的温度特性'>5.3.1 Cam-3Bi4TimO3m+3（m=3、4、5、6）系列样品的温度特性
  • m-3Bi4TimO3m+3（m=4、5、6）系列样品的温度特性'>5.3.2 Bam-3Bi4TimO3m+3（m=4、5、6）系列样品的温度特性
  • 5.3.3 基于随机场理论对弥散特征的讨论
  • 5.3.4 居里温度随m 值变化的机理研究
  • 5.4 频率对系列样品介电特性的影响
  • 5.5 系列样品的铁电特性
  • 5.6 本章小结
  • 6 结论和展望
  • 6.1 全文工作总结
  • 6.2 主要创新点
  • 6.3 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录

    • 相关论文文献

    • [1].电泳沉积仿生“砖-泥”层状结构材料用于防腐蚀涂层的展望[J]. 表面技术 2019(11)
    • [2].铌酸铋锶基铋层状结构复相陶瓷的介电弛豫性能[J]. 硅酸盐学报 2016(06)
    • [3].氧化铝层状结构陶瓷的研究进展[J]. 河西学院学报 2015(02)
    • [4].鉴评实例八 云岭泻瀑[J]. 宝藏 2012(03)
    • [5].单一层状结构岩体边坡极限高度的计算与分析[J]. 中国新技术新产品 2009(08)
    • [6].模板法合成层状钛硅分子筛的表征及稳定性能[J]. 石油化工 2019(05)
    • [7].颗粒增强体对层状结构陶瓷力学性能的影响[J]. 吉林化工学院学报 2016(11)
    • [8].铋层状结构铁电体的研究进展[J]. 无机材料学报 2014(05)
    • [9].具有连续交替层状结构的聚合物材料及其制备方法[J]. 橡塑技术与装备 2017(18)
    • [10].铋层状结构无铅压电陶瓷共生与复合结构的研究进展[J]. 电子科学技术 2015(01)
    • [11].董箐水电站层状结构砂岩与泥岩边坡变形破坏模式分析[J]. 水力发电 2008(07)
    • [12].电泳涂装工艺综合性实验项目的设计与实践[J]. 实验技术与管理 2020(05)
    • [13].纸夹芯和泡沫复合层状结构的静态缓冲吸能特性研究[J]. 工程力学 2019(02)
    • [14].异质层状结构316L不锈钢的制备及其力学性能[J]. 金属热处理 2018(03)
    • [15].基于蚁群算法的层状结构介电特性反演方法[J]. 人民黄河 2019(06)
    • [16].层状结构KMSS-1应用于吸附锌离子[J]. 山东化工 2015(16)
    • [17].铋层状结构陶瓷Bi_2SrNdNb_2FeO_(12)铁电性能及磁性能研究[J]. 电工材料 2009(01)
    • [18].SiC颗粒含量和粒径对层状结构陶瓷致密度的影响[J]. 大学物理实验 2015(06)
    • [19].SiC_w/SiC层状结构陶瓷的制备及其应用[J]. 中国材料进展 2015(06)
    • [20].化学气相渗透制备SiC_w/SiC层状结构陶瓷[J]. 科学通报 2015(03)
    • [21].层厚对SiCw/SiC层状结构陶瓷拉伸性能的影响[J]. 吉林化工学院学报 2015(04)
    • [22].纳米层状结构非局域等离激元传播长度研究[J]. 苏州科技学院学报(自然科学版) 2015(01)
    • [23].交替层状结构氯化丁基橡胶/三元乙丙橡胶复合材料的阻尼性能[J]. 合成橡胶工业 2009(05)
    • [24].层状结构固体碱催化剂的制备与性能研究[J]. 化工管理 2017(25)
    • [25].缓倾外层状结构边坡变形破坏模式及支护对策研究[J]. 工程地质学报 2009(02)
    • [26].铋层状结构压电陶瓷的制备与性能优化[J]. 硅酸盐学报 2008(09)
    • [27].层状结构中热传导的解析解及其在填埋场热分析中的应用（英文）[J]. Journal of Central South University 2019(11)
    • [28].环氧树脂聚砜共混物层状结构的性能研究[J]. 热固性树脂 2018(03)
    • [29].上层土壤初始含水率对层状结构土壤中指流水分入渗的影响[J]. 中国农业大学学报 2013(02)
    • [30].层状结构磷酸钙骨水泥组织工程支架材料的制备与表征[J]. 硅酸盐通报 2009(01)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    铋层状结构铁电材料组成设计与性能优化
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5