铁酸铋及复合铁电材料

本书采用溶胶-凝胶法，利用层层快速退火的工艺，探讨了不同掺杂元素对铁酸铋（BFO）铁电薄膜性能的影响机制；制备了不同厚度锶铋钛（SBT）过渡层，研究了过渡层厚度对双层薄膜晶体结构和性能的影响机制；探索了SBT和BFO复合形成固溶体铁电材料的性能。
本书可以作为从事电子信息功能材料研究，尤其是从事铁电材料研究人员的参考书，也可以作为高等学校、科研院所高年级本科生和研究生的教学、科研用书。

无

第1章 绪论
1.1 铋层状钙钛矿铁电材料晶体结构 3
1.2 典型的铋层状钙钛矿结构材料 5
1.3 改性研究 7
1.3.1 A位掺杂 7
1.3.2 B位掺杂 8
1.3.3 共生结构 9
1.4 BFO的结构与性能 10
1.4.1 元素掺杂改性 12
1.4.2 控制薄膜取向 14
1.4.3 形成异质结构 15
1.4.4 形成固溶体 15
1.5 研究思路 16
参考文献 18

第2章 实验设计及性能表征
2.1 实验所需原料 26
2.2 实验设备及测试仪器 26
2.3 制备工艺流程 28
2.3.1 薄膜的制备流程 28
2.3.2 陶瓷的制备流程 30
2.4 样品表征方法 31
2.4.1 物相分析 31
2.4.2 微观形貌分析 32
2.4.3 差热-热重分析 32
2.4.4 化合价分析 33
2.4.5 原子力显微镜、压电力显微镜 33
2.5 性能测试方法 34
2.5.1 介电性能测试 34
2.5.2 铁电性能测试 35
2.5.3 磁性测试 36
参考文献 36

第3章 掺杂对BFO薄膜性能的影响
3.1 退火温度对BFO薄膜结构和性能的影响 37
3.1.1 退火温度对BFO薄膜晶体结构的影响 38
3.1.2 退火温度对BFO薄膜微观形貌的影响 39
3.1.3 退火温度对BFO薄膜铁电性能的影响 41
3.2 Bi过量对BFO薄膜结构和性能的影响 42
3.2.1 Bi过量对BFO薄膜晶体结构的影响 42
3.2.2 Bi过量对BFO薄膜微观形貌的影响 44
3.2.3 Bi过量对BFO薄膜漏电性能的影响及漏电机制分析 45
3.2.4 Bi过量对BFO薄膜铁电性能的影响 47
3.3 Zn掺量对BFO薄膜结构和电性能的影响 49
3.3.1 Zn掺量对BFO薄膜晶体结构的影响 49
3.3.2 Zn掺量对BFO薄膜微观结构的影响 50
3.3.3 XPS高分辨电子能谱分析 51
3.3.4 Zn掺量对BFO薄膜铁电性能的影响 53
3.3.5 Zn掺量对BFO薄膜漏电性能的影响 54
3.3.6 Zn掺量对BFO薄膜漏电机制的影响 55
3.3.7 Zn掺量对BFO薄膜介电性能的影响 58
3.4 退火气氛对BFZO薄膜结构和电性能的影响 58
3.4.1 退火气氛对BFZO薄膜晶体结构的影响 59
3.4.2 退火气氛对BFZO薄膜表面形貌的影响 60
3.4.3 XPS高分辨电子能谱分析 60
3.4.4 退火气氛对BFZO薄膜漏电性能的影响 62
3.4.5 退火气氛对BFZO薄膜漏电机制的影响 63
3.4.6 退火气氛对BFZO薄膜介电性能的影响 64
3.4.7 退火气氛对BFZO薄膜性能老化的影响 65
3.5 Mn掺杂对BFO薄膜结构和性能的影响 68
3.5.1 Mn掺杂对BFO薄膜晶体结构的影响 69
3.5.2 Mn掺杂对BFO薄膜微观形貌的影响 71
3.5.3 Mn掺杂对BFO薄膜漏电特性的影响 71
3.5.4 Mn掺杂对BFO薄膜铁电性能的影响 73
3.6 前驱液浓度对BFMO薄膜结构和性能的影响 75
3.6.1 前驱液浓度对BFMO薄膜晶体结构的影响 75
3.6.2 前驱液浓度对BFMO薄膜表面形貌的影响 76
3.6.3 前驱液浓度对BFMO薄膜铁电性能的影响 77
3.6.4 前驱液浓度对BFMO薄膜漏电性能的影响 78
3.7 Sr掺杂对BFMO薄膜结构和性能的影响 79
3.7.1 Sr掺量对BFMO薄膜结构和性能的影响 80
3.7.2 Sr掺量对BFMO薄膜铁电特性的影响 81
3.7.3 退火温度对BSFMO薄膜结构和性能的影响 84
3.7.4 BSFMO薄膜老化性能的研究 87
3.8 Cu、Zn、Mn共掺杂对BFO薄膜结构和性能的影响 89
3.8.1 Cu、Zn、Mn共掺杂对BFO薄膜晶体结构的影响 89
3.8.2 Cu、Zn、Mn共掺杂对BFO薄膜漏电性能的影响 90
3.8.3 Cu、Zn、Mn共掺杂对BFO薄膜铁电性能的影响 91
3.9 Mn、Ti共掺杂对BFO薄膜结构和性能的影响 92
3.9.1 Mn、Ti共掺杂对BFO薄膜晶体结构的影响 92
3.9.2 Mn、Ti共掺杂对BFO薄膜微观形貌的影响 93
3.9.3 Mn、Ti共掺杂对BFO薄膜漏电特性的影响 94
3.9.4 Mn、Ti共掺杂对BFO薄膜铁电性能的影响 95
3.10 本章小结 97
参考文献 100

第4章 双层复合薄膜的性能研究
4.1 SBT过渡层厚度对BFO/SBT双层复合薄膜性能的影响 107
4.1.1 结构分析 107
4.1.2 SEM分析 109
4.1.3 XPS分析 110
4.1.4 铁电性能分析 113
4.1.5 漏电性能分析 115
4.1.6 介电性能分析 118
4.2 SBT过渡层厚度对BFMO/SBT双层复合薄膜性能的影响 119
4.2.1 结构分析 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 漏电性能分析 127
4.2.6 铁电性能分析 130
4.2.7 铁磁性分析 131
4.2.8 老化性能分析 132
4.3 本章小结 134
参考文献 134

第5章 BFO-SBTi复合铁电陶瓷的制备和性能研究
5.1 SBFTi铁电陶瓷的结构表征 140
5.1.1 SBFTi铁电陶瓷的晶体结构研究 140
5.1.2 SBFTi铁电陶瓷的显微结构研究 142
5.1.3 SBFTi铁电陶瓷的拉曼光谱研究 143
5.1.4 SBFTi铁电陶瓷中的元素价态分析 145
5.2 SBFTi铁电陶瓷的铁电性能研究 147
5.2.1 SBFTi铁电陶瓷的电滞回线 147
5.2.2 SBFTi铁电陶瓷的漏电性能表征 148
5.3 SBFTi铁电陶瓷的电磁性能 150
5.4 SBFTi铁电陶瓷的介电特性 150
5.4.1 SBFTi铁电陶瓷的常温介电特性 150
5.4.2 SBFTi铁电陶瓷的介温谱特性 152
5.4.3 SBFTi铁电陶瓷的交流阻抗研究 156
5.4.4 SBFTi铁电陶瓷的交流电导率研究 164
5.5 本章小结 168
参考文献 169