Ca、Sr摻雜BaTiO-,3-薄膜及陶瓷鐵電材料性質(zhì)研究.pdf_第1頁
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1、鐵電材料由于其良好的介電、壓電和光學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用在各種電子以及光學(xué)器件上。BaTiO<,3>及各種摻雜改性后的BaTiO<,3>固溶體材料一直都是鐵電材料研究的熱門問題。其中,Ca摻雜的Ba<,1-x>Ca<,x>TiO<,3>(BCT)材料被認(rèn)為是很有前景的無鉛光電器件和存儲(chǔ)器件材料?,F(xiàn)代微型器件需要高質(zhì)量的薄膜材料,然而關(guān)于BCT薄膜材料的報(bào)道卻很少。在本文中,我們將報(bào)道各個(gè)不同Ca組分的BCT薄膜和陶瓷材料的性質(zhì)對(duì)比研究。本文

2、還將對(duì)Sr,Ca共同摻雜BaTiO<,3>陶瓷材料的性質(zhì)進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)特定組分的(Ba<,x>Sr<,1-x>)<,0.77>Ca<,0.23>TiO<,3>陶瓷與未摻Ca的(Ba<,x>Sr<,1-x>)TiO<,3>陶瓷相比表現(xiàn)出了剩余極化增強(qiáng)的現(xiàn)象。本文將主要針對(duì)以上兩個(gè)問題做一些探討。 本論文中我們采用固相燒結(jié)工藝來制備BCT陶瓷,利用脈沖激光沉積技術(shù)在Pt/Ti/SiO<,2>/Si基底上生長(zhǎng)BCT薄膜,對(duì)

3、它們的微觀結(jié)構(gòu)和介電性能進(jìn)行比較和研究。我們發(fā)現(xiàn)BCT陶瓷和薄膜樣品的顯微結(jié)構(gòu)和介電性質(zhì)具有很大的差異。當(dāng)0/Si襯底上的BCT薄膜在當(dāng)0.2

4、分析BCT薄膜的晶格扭曲及居里點(diǎn)下降的原因都可以歸結(jié)于部分Ca<'2+>對(duì)Ti<'4+>位置的取代。由于Ca<'2+>離子的半徑要比Ti<'4+>半徑大很多,所以Ca<'2+>對(duì)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧八面體中Ti<'4+>位置的取代會(huì)引起晶胞體積膨脹和晶格扭曲。這種晶格扭曲使得0.3對(duì)Ti<'4+>位置的取代也導(dǎo)致了晶胞內(nèi)的晶格應(yīng)力,從而導(dǎo)致了BCT薄膜居里點(diǎn)的明顯下降。而BCT

5、薄膜的介電常數(shù).溫度曲線所表現(xiàn)出的弛豫特征則可以用薄膜.襯底間“死層”作用來解釋。 我們還通過傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法來制備Ba<,x>Sr<,1-x>TiO<,3>,Ba<,0.77>Ca<,0.23>TiO<,3>和(Ba<,x>Sr<,1-x>)<,0.77>Ca<,0.23>TiO<,3>固溶體并對(duì)它們的介電和鐵電性質(zhì)進(jìn)行比較研究。我們發(fā)現(xiàn)Sr摻雜Bo<,0.77>Ca<,0.23>TiO<,3>陶瓷導(dǎo)致了居里點(diǎn)的明顯降低,這與

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