鐵酸鉍及復合鐵電材料

第1章  緒論
1.1  鉍層狀鈣鈦礦鐵電材料晶體結構 3
1.2  典型的鉍層狀鈣鈦礦結構材料 5
1.3  改性研究 7
1.3.1  A位摻雜 7
1.3.2  B位摻雜 8
1.3.3  共生結構 9
1.4  BFO的結構與性能 10
1.4.1  元素摻雜改性 12
1.4.2  控制薄膜取向 14
1.4.3  形成異質結構 15
1.4.4  形成固溶體 15
1.5  研究思路 16
參考文獻 18
第2章  實驗設計及性能表征
2.1  實驗所需原料 26
2.2  實驗設備及測試儀器 26
2.3  制備工藝流程 28
2.3.1  薄膜的制備流程 28
2.3.2  陶瓷的制備流程 30
2.4  樣品表征方法 31
2.4.1  物相分析 31
2.4.2  微觀形貌分析 32
2.4.3  差熱-熱重分析 32
2.4.4  化合價分析 33
2.4.5  原子力顯微鏡、壓電力顯微鏡 33
2.5  性能測試方法 34
2.5.1  介電性能測試 34
2.5.2  鐵電性能測試 35
2.5.3  磁性測試 36
參考文獻 36
第3章  摻雜對BFO薄膜性能的影響
3.1  退火溫度對BFO薄膜結構和性能的影響 37
3.1.1  退火溫度對BFO薄膜晶體結構的影響 38
3.1.2  退火溫度對BFO薄膜微觀形貌的影響 39
3.1.3  退火溫度對BFO薄膜鐵電性能的影響 41
3.2  Bi過量對BFO薄膜結構和性能的影響 42
3.2.1  Bi過量對BFO薄膜晶體結構的影響 42
3.2.2  Bi過量對BFO薄膜微觀形貌的影響 44
3.2.3  Bi過量對BFO薄膜漏電性能的影響及漏電機制分析 45
3.2.4  Bi過量對BFO薄膜鐵電性能的影響 47
3.3  Zn摻量對BFO薄膜結構和電性能的影響 49
3.3.1  Zn摻量對BFO薄膜晶體結構的影響 49
3.3.2  Zn摻量對BFO薄膜微觀結構的影響 50
3.3.3  XPS高分辨電子能譜分析 51
3.3.4  Zn摻量對BFO薄膜鐵電性能的影響 53
3.3.5  Zn摻量對BFO薄膜漏電性能的影響 54
3.3.6  Zn摻量對BFO薄膜漏電機制的影響 55
3.3.7  Zn摻量對BFO薄膜介電性能的影響 58
3.4  退火氣氛對BFZO薄膜結構和電性能的影響 58
3.4.1  退火氣氛對BFZO薄膜晶體結構的影響 59
3.4.2  退火氣氛對BFZO薄膜表面形貌的影響 60
3.4.3  XPS高分辨電子能譜分析 60
3.4.4  退火氣氛對BFZO薄膜漏電性能的影響 62
3.4.5  退火氣氛對BFZO薄膜漏電機制的影響 63
3.4.6  退火氣氛對BFZO薄膜介電性能的影響 64
3.4.7  退火氣氛對BFZO薄膜性能老化的影響 65
3.5  Mn摻雜對BFO薄膜結構和性能的影響 68
3.5.1  Mn摻雜對BFO薄膜晶體結構的影響 69
3.5.2  Mn摻雜對BFO薄膜微觀形貌的影響 71
3.5.3  Mn摻雜對BFO薄膜漏電特性的影響 71
3.5.4  Mn摻雜對BFO薄膜鐵電性能的影響 73
3.6  前驅液濃度對BFMO薄膜結構和性能的影響 75
3.6.1  前驅液濃度對BFMO薄膜晶體結構的影響 75
3.6.2  前驅液濃度對BFMO薄膜表面形貌的影響 76
3.6.3  前驅液濃度對BFMO薄膜鐵電性能的影響 77
3.6.4  前驅液濃度對BFMO薄膜漏電性能的影響 78
3.7  Sr摻雜對BFMO薄膜結構和性能的影響 79
3.7.1  Sr摻量對BFMO薄膜結構和性能的影響 80
3.7.2  Sr摻量對BFMO薄膜鐵電特性的影響 81
3.7.3  退火溫度對BSFMO薄膜結構和性能的影響 84
3.7.4  BSFMO薄膜老化性能的研究 87
3.8  Cu、Zn、Mn共摻雜對BFO薄膜結構和性能的影響 89
3.8.1  Cu、Zn、Mn共摻雜對BFO薄膜晶體結構的影響 89
3.8.2  Cu、Zn、Mn共摻雜對BFO薄膜漏電性能的影響 90
3.8.3  Cu、Zn、Mn共摻雜對BFO薄膜鐵電性能的影響 91
3.9  Mn、Ti共摻雜對BFO薄膜結構和性能的影響 92
3.9.1  Mn、Ti共摻雜對BFO薄膜晶體結構的影響 92
3.9.2  Mn、Ti共摻雜對BFO薄膜微觀形貌的影響 93
3.9.3  Mn、Ti共摻雜對BFO薄膜漏電特性的影響 94
3.9.4  Mn、Ti共摻雜對BFO薄膜鐵電性能的影響 95
3.10  本章小結 97
參考文獻 100
第4章  雙層復合薄膜的性能研究
4.1  SBT過渡層厚度對BFO/SBT雙層復合薄膜性能的影響 107
4.1.1  結構分析 107
4.1.2  SEM分析 109
4.1.3  XPS分析 110
4.1.4  鐵電性能分析 113
4.1.5  漏電性能分析 115
4.1.6  介電性能分析 118
4.2  SBT過渡層厚度對BFMO/SBT雙層復合薄膜性能的影響 119
4.2.1  結構分析 119
4.2.2  SEM分析 122
4.2.3  XPS分析 123
4.2.4  PFM分析 126
4.2.5  漏電性能分析 127
4.2.6  鐵電性能分析 130
4.2.7  鐵磁性分析 131
4.2.8  老化性能分析 132
4.3  本章小結 134
參考文獻 134
第5章  BFO-SBTi復合鐵電陶瓷的制備和性能研究
5.1  SBFTi鐵電陶瓷的結構表征 140
5.1.1  SBFTi鐵電陶瓷的晶體結構研究 140
5.1.2  SBFTi鐵電陶瓷的顯微結構研究 142
5.1.3  SBFTi鐵電陶瓷的拉曼光譜研究 143
5.1.4  SBFTi鐵電陶瓷中的元素價態(tài)分析 145
5.2  SBFTi鐵電陶瓷的鐵電性能研究 147
5.2.1  SBFTi鐵電陶瓷的電滯回線 147
5.2.2  SBFTi鐵電陶瓷的漏電性能表征 148
5.3  SBFTi鐵電陶瓷的電磁性能 150
5.4  SBFTi鐵電陶瓷的介電特性 150
5.4.1  SBFTi鐵電陶瓷的常溫介電特性 150
5.4.2  SBFTi鐵電陶瓷的介溫譜特性 152
5.4.3  SBFTi鐵電陶瓷的交流阻抗研究 156
5.4.4  SBFTi鐵電陶瓷的交流電導率研究 164
5.5  本章小結 168
參考文獻 169