祝賀西安交大陶瓷的晶體和晶粒結構、介電和壓電性能研究背景

(1-x-y)BiFeO3-xPbFe0.5Nb0.5O3-yPbTiO3陶瓷的晶體(ti) 和晶粒結構、介電和壓電性能

研究背景

具有共存電、磁或彈性有序性的多鐵性材料因其廣泛的可能應用，包括交變和磁場傳(chuan) 感器、存儲(chu) 元件和自旋電子器件的生產(chan) ，目前是材料科學中研究最深入的對象之一。铌鐵酸鉛是一的多鐵體(ti) ，具有鈣鈦礦型結構，具有一般的化學式，在TC~370 K時從(cong) 順電（PE）到鐵電（FE）相的擴散相變。FE和反鐵磁（AFM）有序僅(jin) 在TN~120-150 K以下共存，其中TN是Neel溫度。鉍鐵氧體(ti) BiFeO3（BF）也是多鐵性的，具有TC~1103 K、TN~643 K和在[110]方向具有非公度擺線磁序的G型反鐵磁性。這兩(liang) 種材料目前被認為(wei) 是許多磁電結構的基礎。然而，它們(men) 廣泛使用受到幾個(ge) 因素的限製。對於(yu) 鉍鐵氧體(ti) 而言，在單相狀態下獲得BF和鐵電疇重新定向所需的*矯頑電場（EC）是很困難的。此外，PFN和BF的特點是，由於(yu) 其結構中存在變價(jia) 離子（Fe2+/Fe3+）和氧空位，電導率增加。然而，基於(yu) BF或PFN的改性或固溶體(ti) 的產(chan) 生使得穩定結構和改善所獲得陶瓷的特性成為(wei) 可能。長期以來，二進製係統基於(yu) 多鐵性一直是人們(men) 積極研究的課題，（1-x）BiFeO3-xPbTiO3體(ti) 係受到了廣泛關(guan) 注。鈦酸鉛PbTiO3（PT）的引入穩定了鈣鈦礦相，並在x~0附近形成了一個(ge) 晶型相界（MPB）。在該區域，（1-x）BFxPT係統顯示出相當高的壓電特性，但同時保持較高的導電性。在這方麵，近年來，通過創建基於(yu) BF和PT的三元係固溶體(ti) 來獲得新的多鐵性材料受到了相當大的關(guan) 注。最有希望的體(ti) 係之一是（1-x-y）BF-xPFNyPT三元體(ti) 係，根據文獻數據和我們(men) 的初步研究，其中存在具有共存的菱形（Rh）和四方（T）相的MPB。具有MPB的材料可以表現出的性能，並改善所研究陶瓷的電生理特性。之前發現在具有高PFN濃度（成分0.25BF-0.63PFN-0.12PT）的相圖區域，該係統的樣品表現出相對較高的壓電活性（高達350 pC/N），並在相對較低的矯頑場下表現出較高的剩餘(yu) 極化值。在這方麵，重要的是建立三元係（1-x-y）BF-xPFN-yPT樣品在高PFN含量相圖區域的結構、微觀結構、介電和壓電特性的形成規律。

摘要亮點

準二元濃度段陶瓷(x=0.50, 0.1≤y≤0.2, Δy=0.025) 三元固溶體(ti) 體(ti) 係(1-x-y)BiFeO3-xPbFe0.5Nb0.5O3-yPbTiO3是采用常規固相反應法製備的。利用x射線衍射技術，構建了該體(ti) 係的相圖，其中包括立方對稱區和四方對稱區，以及它們(men) 之間的晶型相界。研究了所選固溶體(ti) 的晶粒形貌、介電和壓電性能。獲得了最高壓電係數d33=260pc/N。陶瓷的介電特性揭示了鐵電弛豫行為(wei) ，即在350‑500K的溫度範圍內(nei) ，從(cong) 順電相到鐵電相的擴散相變區域。