Dy摻雜的BiFeO3陶瓷的鐵電-順電相變.pdf

1、長期以來，鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷以其出色的壓電性能得到了廣泛的應(yīng)用。但由于鉛對人體以及環(huán)境的危害性，其應(yīng)用受到了限制，因而研究一種新型的無鉛材料來取代PZT成為近年來研究的熱點。無鉛的BiFeO3材料鐵電居里溫度為810℃，弱鐵磁轉(zhuǎn)變溫度為370℃，是當(dāng)前已知多鐵材料中唯一可望在室溫以上得到應(yīng)用的材料。但是純的BiFeO3材料漏電流較大，電極化強度較小，磁電性能較弱，因而限制了它的應(yīng)用。本文采用摻雜的方式，在BiFeO3陶瓷的A位摻入稀

2、土元素Dy，通過調(diào)制樣品的晶格參數(shù)和晶格結(jié)構(gòu)，研究材料的相結(jié)構(gòu)隨Dy摻雜量以及溫度的演變;同時希望在特定的Dy摻雜量附近發(fā)現(xiàn)材料的準(zhǔn)同型相界，在相界處獲得顯著提升的電學(xué)性能;除此之外，還研究了BiFeO3和Bi0.92Dy0.08FeO3陶瓷在高溫下的壓電性能。通過以上三點的研究，論證了BiFeO3基系列陶瓷在工業(yè)以及極端環(huán)境下應(yīng)用的可能性。
　　 首先研究了不同燒結(jié)方法、溫度、時間對樣品結(jié)構(gòu)和性能的影響，尋找出對于不同Dy摻雜

3、量的BiFeO3陶瓷最合適的燒結(jié)條件，制備出致密度高、電學(xué)性能優(yōu)良的樣品。然后研究了Bi1-xDyxFeO3系列陶瓷的相結(jié)構(gòu)演變，發(fā)現(xiàn)在室溫下，當(dāng)x=0-0.08時，陶瓷為R3c三方相;當(dāng)x=0.11-0.17時，陶瓷中有兩相共存，鐵電三方相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉菢O性的正交相;當(dāng)x=0.2時，陶瓷完成了相變，只有均一的正交相存在。而當(dāng)溫度升高時，陶瓷的相結(jié)構(gòu)也會發(fā)生轉(zhuǎn)變:在室溫下時，Bi0.92Dy0.08FeO3陶瓷為三方相;當(dāng)溫度升高至250

4、-650℃時，三方相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎幌啵瑑上喙泊妗?br>　　 通過對Bi1-xDyxFeO3系列陶瓷介電性的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Dy摻雜量較低時(x＜0.1)，1kHz頻率下陶瓷的相對介電常數(shù)為～80;而當(dāng)x=0.1-0.2時，陶瓷的εr-F曲線上出現(xiàn)了一個強而寬的峰，陶瓷的相對介電常數(shù)突增，在x=0.17時出現(xiàn)最大值～180。相對介電常數(shù)突增的主要原因是陶瓷正由三方相向正交相轉(zhuǎn)變。
　　 研究了Bi1-xDyxFeO3系列陶瓷的壓電