BiFeO3/Bi3.25La0.75Ti3O12膜的介电弛豫行为及Ba(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷的介电性能研究

摘要

电介质种类繁多，功能各异，应用广泛。其中BiFeO3（BFO）具有很高的铁电居里温度(1100K)和很高的磁性转变温度（尼耳温度620K），具备铁电性和磁性的双重性能，在多功能器件方面具有潜在的应用前景，但大的漏电流问题限制了其发展和应用。BaTiO3具有很高的介电常数，且几乎不漏电，是做电容器的理想材料。然而较高的铁电居里温度（120℃）及介电常数对温度的敏感依赖限制了其在室温下的应用。
　　1.黄凤珍等人用金属有机分解法（MOD）在 Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备BiFeO3（BFO）/Bi3.25La0.75Ti3O12（BLT）双层膜，结果发现，BLT层的引入有效地改善了材料的漏电流，更重要的是双层膜呈现一种典型的介电弛豫行为。本文第二章认为 BFO膜是漏电的弛豫铁电体，BLT膜是漏电的弛豫铁电体或漏电的铁电体，应用麦克斯韦—维格纳机研究了双层膜的这种行为。结果表明， BFO膜的弛豫特性显著影响BFO/BLT膜的介电弛豫行为。理论结果在温度高于400K时与实验结果吻合很好。推断 BLT膜的多晶取向及其中的二价铁离子的扩散导致这个膜中出现杂乱无章的极性纳米微区，其弛豫特性在低温受到抑制；BFO膜的多晶取向导致BFO膜中出现极性纳米微区，其弛豫特性在高温得以实现。
　　2.本文第三章用传统的固相反应法制备了锆掺杂的钛酸钡陶瓷Ba(Zr0.15Ti0.85)O3（BZT）。对其晶相结构、微观形貌和介电特性分别进行了测量，发现BZT表现出介电弥散和弛豫特点；而同样条件下制备的纯钛酸钡陶瓷却没有这种特性。用Smolenski成分起伏理论解释了弥散相变特性，并结合德拜弛豫理论分析了介电常数峰值与频率的关系，理论结果与实验结果吻合较好。同时用Arrhenius关系研究了BZT的高温弛豫现象，指出高温弛豫可能是由氧空位弛豫引起。

目录

第1章 绪论

1.1电介质的概述

1.1.1电介质极化的基本过程

1.1.2电介质的极化弛豫

1.1.3电介质的物理特性及应用

1.2铁电体与铁电薄膜

1.2.1铁电体

1.2.2铁电薄膜

1.2.3 BiFeO3和Ba(ZrxTi1-x)O3研究进展

1.3铁电体有关理论

1.3.1朗道理论

1.3.2热力学理论

1.3.3其它理论

1.4研究动机及主要内容

第2章 BiFeO3/Bi3.25La0.75Ti3O12膜的介电弛豫行为研究

2.1引言

2.2理论分析

2.2.1 BFO膜的介电常数分析

2.2.2 BLT膜的介电常数分析

2.2.3两层膜的介电常数分析

2.2.4参数?的拟合

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第3章 锆钛酸钡Ba(Zr0.15Ti0.85)O3的制备及介电性能研究

3.1引言

3.2实验

3.2.1实验仪器

3.2.2实验过程

3.2.3样品分析

3.3实验结果与理论分析

3.3.1样品结构与形貌

3.3.2 BaTiO3和Ba(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷的介电性能及比较

3.3.3 Ba(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷的介电常数峰值与频率的关系

3.3.4 Ba(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷的高温弛豫机制与激活能

3.4本章小结

第4章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果