層狀Sr-Bi-Ti-O鐵電材料的制備及其性能研究.pdf

1、鐵電存儲技術已經(jīng)開始成為存儲技術領域的新興技術和重要經(jīng)濟增長點，其基本原理是利用鐵電材料能夠沿著外加電場方向產(chǎn)生極化，且這種極化狀態(tài)可以隨外電場發(fā)生反轉，因此鐵電存儲器材料一方面要求有高的剩余極化強度，另一方面又要求有好的抗疲勞性，同時還需要有高熱穩(wěn)定性，大保持力，低漏導電流和與半導體集成技術相兼容的成膜溫度等優(yōu)點，研究已發(fā)現(xiàn)鉍系層狀鐵電材料(BLSF)是鐵電存儲器的最佳候選材料，尤其是同系列SrmBi4Tim+3O3m+3(SBTm)

2、鐵電材料，但是目前不同m值的材料又具有各自致命的弱點而限制了其實用化進程，因此利用固溶、共生、取代和摻雜等技術對現(xiàn)有BLSF材料進行復合改性是一種趨勢。這種改性必須建立在掌握該系列不同m材料各自的制備、結構及性能的基礎上。可見，如果能夠系統(tǒng)分析該系列材料的合成機理，以及相應性能隨結構的變化關系，對制備高性能且實用性的鐵電存儲器材料具有非常重大的意義。 本文研究了同系列SrmBi4Tim+3O3m+3(m=3，4，5和6)鐵電材料

3、，首先成功制備出了m從3到6的鐵電陶瓷，確定了該系列陶瓷材料最佳預燒溫度是800℃，最佳燒結溫度分別是900、1090、1180和1190℃，介電常數(shù)隨著m增大而逐漸增大，而對應的損耗因子和居里溫度則恰好相反。同時材料的剩余極化強度隨m增大呈減小趨勢，且與m值的奇偶有關。 其次利用溶膠凝膠法克服了固相反應法中反應不完全的劣勢而成功制備了Sr3Bi4Ti6O21(SBT6)材料，并通過A位摻Pb制備Pb3xSr3(1-x)Bi4T

4、i6O21材料，因受A位大半徑pb2+的影響，相應的居里溫度、介電常數(shù)、損耗因子均隨著Pb摻雜量的增大而逐漸減小。 最后通過A位摻Pb利用溶膠凝膠法制備BTO(m=3)薄膜，一方面由于pb2+較Bi3+半徑大，引起晶格膨脹；另一方面由于A位Bi3+被低價的pb2+取代，因而形成相應的帶正電荷的氧空位，同時由于pb2+極化率大，隨著Pb摻雜量的增大，上述各種因素共同作用導致了材料的結構、介電性能和鐵電性能隨著Pb摻雜量發(fā)生了很有規(guī)