铋层状结构铁电材料组成设计与性能优化

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1、论文题目：专业：硕士生：指导教师：铋层状结构铁电材料组成设计与性能优化材料学李莹(签名)杜慧玲(签名)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罩温度、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难以实用化的缺点，因此本文系统分析了Am．3Bi4Tim03m+3(m=3、4、5、6)系列材料相应的介电和铁电性能随结构变化的关系。另外，由

2、于铋层状结构材料的压电活性较低，本文通过离子取代措施提高材料的压电活性，以达到提高材料综合性能的目的，对制备高性能且实用性的铁电材料具有一定的指导意义。采用固相反应法制备了二层铋层状Pbl嘱Sr。Bi2Nb209(0_

3、Ba2+引入后造成A位离子与Bi202层中的Bi3+在微区范围内成分不均匀，离子分布无序引起的。PBN．Ba0．2陶瓷函3值达1lpC／N，剩余极化强度2只值达到21／比C／cm2，表明Ba2+的引入明显提高了PBN材料的压电、铁电性能。首次制备了Bax(Nao．5Bio．5)I．。Bi4ThOi5(0．049卯．1)固溶体系，该体系属于正常铁电体。扫描照片显示样品晶粒结合致密。固溶体系在lkHz～100kHz范围内具有介电常数、介电损耗频率稳定性。Ba2+的引入可拓宽固溶体系的居里温度，同时Baz+取代量的增加有效提高了样品的室

4、温西3值，最高可达lgpC／N。制备了不同类钙钛矿层数Am．3Bi4Tim03m+3(A=Ca、Ba；m=3、4、5、6)的铋层状结构材料，获得了3、4和5层的单相陶瓷。没有获得6层的Ba3Bi4Ti602l材料，而是合成了Ba2Bi4Ti5018与BaTi03两种组分，通过X射线衍射分析得知铋层状结构占到81．97％，A位加权离子半径过大是Ba3Bi4Ti602l无法或难以被合成的原因之一。本文对BaBi4Ti4015和Ba2Bi4Ti5018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

5、大小与m值奇偶性有关。CaIll．3Bi4Tim03m+3(m-=4、5、6)系列陶瓷被证明具有铁电性，介电常数温度特性曲线在室温到650℃之间没有出现异常，因此它们的居里温度应该在650"C以上。关键词：铋层状结构；晶胞参数；介电弛豫；居里温度；铁电性能研究类型：应用研究Subject：CompositionDesignandPropertiesImprovementofBismuthLayer-structuredFerroelectricsMaterialsSpecialty：MaterialsScienceName：LiY

6、ingInstructor：DuHuiling(Signature)(Signature)ABSTRACTDuetotheexcellentendurancepropertiesagainstpolarizationswitching，lowcoercivefieldandfastswitchingtime，bismuthlayer-structuredferroelectrics(BLSFs)havegreatpotentialinferroelectricrandomaccessmemories．Meanwhile，BLSFs

7、withpropertiessuchashi曲Curietemperature，anisotropypropertyforKt，lowagingrate，highresistivityandgreatqualityfordielectricbreakdown，arehaveattractivepropertoapplyaspizeoelectricathightemperatureandhi曲frequencyconditions．However，differentlayeredBLSFshaveshortcominglimite

8、dtheirapplicatuon,thus，itisimportanttostudythedielectricandferroelectricpropertiesinducedbycrystalstructure．Asthematerialsha