铁电钙钛矿的稳定性与玻璃相的影响

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1、第24卷第5期压电与声光Vol.24No.52002年10月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSOct.2002文章编号:1004-2474(2002)05-0415-03铁电钙钛矿的稳定性与玻璃相的影响1,22张栋杰,都有为(1.南京师范大学分析测试中心材料科学实验室,南京210097;2.南京大学固体微结构国家重点实验室,南京210093)摘要:利用容忍因子和平均电负性力标差值作为钙钛矿稳定性的综合判据能很好说明钙钛矿稳定性。钙钛矿结构形成应满足容忍因子、电价和稳定性因子的条件限制,但这些条件是形成钙钛

2、矿结构的必要条件,非充分条件。SiO2-Al2O3玻璃相与钙钛矿BaTiO3的固溶符合钙钛矿容忍因子和电价限制条件,且玻璃含量在25%(摩尔分数)以下稳定性因子在1.2以上,因而其形成的复合钙钛矿应能稳定存在,这与实际情况不符。另一方面,晶格能能很好地解释玻璃相与钙钛矿BaTiO3的固溶使体系的稳定性降低。关键词:铁电;钙钛矿;容忍因子;玻璃中图分类号:O482.54文献标识码:AStabilityofFerroelectricPerovskiteandInfluenceofGlassDopant12ZHANGDong-jie

3、,DUYou-wei(1.LaboratoryofMaterialsScience,Centerofassayandtest,NanjingNormalUniversity,Nanjing210097,China;2.NationalLaboratoryofSolidStateMicrostructure,NanjingUniversity,Nanjing210093,China)Abstract:Thegeneraljudgmentofferroelectricsperovskitestabilityusingthetole

4、rancefactorandelectronega-tivevalueofforcedifference,thestabilityofferroelectricsperovskitecanbewellexplained.Althoughperovskitestructuremustfulfillsomelimitedconditionsoftolerancefactor、electrovalenceandstability,theyareonlyneces-sarycondition,notplenitudinous.BaTi

5、O3pervoskitedopedSiO2-Al2O3glass-phaseaccordwithlimitedconditionsoftolerancefactor、electrovalenceandstabilityfactorabove1.2withglasscontentlessthan25%.Accordingtoabovecondition,thecomplexperovskitecanexiststably,butthisdoesnotaccordwithexperiment.Ontheotherhand,lat-

6、ticeenergyofcrystalcanwellshowthesystematicstabilityoftheperovskiteBaTiO3dopedglassdecline.Keywords:ferroelectrics;peroviskite;tolerancefactor;glass的一个问题。本文从动力学和热力学的角度对铁电1引言钙钛矿稳定性进行了分析,并讨论了玻璃相的影响。铁电钙钛矿型化合物的化学通式为ABO3,如2形成钙钛矿结构的理论分析BaTiO3、PZT和PMN等晶体及陶瓷,是研究得最广泛、最重要的材料之

7、一。为了控制钙钛矿微晶的晶2.1钙钛矿结构的形成条件粒大小和开辟新的应用方向,人们利用控制析晶的从热力学的角度考虑,AiBjO3(i,j=1,2,3,⋯)[1～4]方法从凝胶玻璃中析出纳米钙钛矿微晶,掺杂化合物形成复合钙钛矿结构一般取决于容忍因子和少量的玻璃相也能提高铁电陶瓷的某些性能。在电价两个条件。AiBjO3复合钙钛矿的离子半径及离BaTiO3中固溶极限较小的加入物往往使BaTiO3陶子复合量的大小受容忍因子的制约,其关系为[5][6]瓷的性质产生显著变化;T.Iijima等研究了Pb-RA+ROt=(1)(Ti0.9A

8、l0.1)O3-x钙钛矿铁电膜,晶相为钙钛矿结构。2(RB+RO)但加入玻璃相后,主晶相除铁电钙钛矿相外,还有不式中RA,RB为Ai、Bj离子的平均半径;RO为氧离-需要的杂相及玻璃相,所以消除杂相及玻璃相对钙子半径;t为复合钙钛矿容忍因子。AiBjO3复合钙钛-[7]钛矿的