BiFe1-xScxO3陶瓷的介电性能研究(3)
时间:2018-06-03 16:19 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
虽然 BiFeO3是目前唯一的在室温下同时表现出铁电、铁磁性的材料，但是采用一般方法合成的 BiFeO3存在较大的漏导使其还不具有应用价值， BiFeO3的铁电性很难准确测量，同时弱的反铁磁性也很难在室温下测出。主要原因在于BiFeO3中Bi3+不能够稳定存在，极易挥发，导致氧空位在材料内部生成，引起 Fe3+的变价，这样便出现电导，在外加电场的作用下，陶瓷内的氧空位定向移动导致漏电流的形成，使材料的性能受到极大影响[11，12]。 关于BiFe1-xScxO3系列陶瓷在合成与制备，也有许多研究和报道，主要存在下列几个问题： （1）在陶瓷烧结过程中由于 Bi2O3的熔点较低容易造成 Bi离子的挥发，所以在实验中一般多加5%的 Bi2 O3，但是也使陶瓷成分的控制难以精确控制。 （2）在对陶瓷进行高温烧结的过程中容易导致杂相的产生。 （3）高温烧结中由于Bi离子容易挥发，再加上Fe3+容易变价，造成陶瓷性能的下降，具有较大的漏电流。 对于上述BiFeO3陶瓷存在的问题，主要有如下几种解决途径： （1）BiFeO3是通过过量的 Bi2 O3和 Fe2 O3在反应中生成，实验中剩余的 Bi2 O3和所产生的杂相可以通用稀硝酸进行溶解，由此可以得到纯净的 BiFeO3，且通过化学计量比可以得到精确成分[13]。但是氧空位问题以及Fe3+易降价为Fe2+的问题依旧存在，通过这种方法得到的陶瓷漏电流较大的现象依旧存在，并没有完全彻底的解决存在的这些问题。 （2）可将其他ABO3型氧化物如BaTiO3、PbTiO3等与BiFeO3混合形成固溶体，可以提高材料的电阻率同时也能够有效避免第二相的生成[14，15]。我们对富BiFeO3相的固溶体的性质进行研究，从而外推出纯相BiFeO3的物理性质[16]，但是目前对这种外推性质的可靠性还需要进一步的研究。 （3）现阶段，还可以通过工艺改性和掺杂改性提高BiFeO3陶瓷的性能。 工艺改性：主要是采用热处理进行改性，采用先进创新的工艺制备技术使陶瓷材料的显微结构得到进一步改善，使其压电性能得到进一步提升。由于这类压电材料的晶体内部具有各向异性，人们通过更加先进技术控制晶粒的取向这一方法，能够获得在某一方向具有良好性能的所需材料。在高温下，通过一些方法可使晶体发生位错以及晶界滑移等，如此一来晶粒的重新定向排列就得以实现。现阶段，有两种主要的热处理方法。第一种是通过热压、热轧、与热锻等方式，使晶体内部发生位错以及晶界滑移等，使其进行重新定向排列来获得更好性能的陶瓷材料。第二种方法是在原材料形状基础上进行的局部规整反应，包括熔盐法、模板晶体生长法等[17，18]。 掺杂改性：材料的化学组成成分是影响其性能的重要因素，因此掺杂可显着提高材料性能，改善其铁磁性和铁电性，减少漏电流。 通过对BiFeO3掺杂不同的元素，不仅可以使烧结过程中杂相产生的概率降低，还能够明显提高陶瓷的各方面性能，是现阶段最有效的减少漏电流的方法。 (责任编辑：qin) |