文档介绍：湖北大学
硕士学位论文
钇掺杂钛酸锶钡高介电陶瓷的电性能研究
姓名:冯萍
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:曹万强
20100501
摘要本文利用固相反应法制备出掺杂的虺芛高介电弛豫铁电材料。,的掺入并未改变母体材料的物相结构。贐中形成连续固溶体,且胱釉贐陶瓷中交替的进行换駼位取代。当的掺杂量在%≤,小晶粒填充于大晶粒之间,结构紧密,平均晶粒尺寸大;材料的介电常数极高,介电损耗小,温度稳定性好。特别是.%时,材料在的介电常数高达,介电损耗5ù朔段诓牧系慕榈绶逅孀牌德实慕档拖蚋呶路较蛞贫这与等高介电材料的弛豫特性相反,由此介电损耗谱计算出的弛豫活化能为负值。在%≤工≤%范围内,的掺杂对材料的弥散性和弛豫性能有明显改善,材料的临界指数鹘。治霰砻鳎涸诖朔段赥蚈二发生变价,即有部分变价为,’有部分变价为#矣写罅康难蹩瘴徊沟镁Я0氲化。半导化的晶粒和绝缘的品界会形成内部阻挡层电容器结构磇虼藊瓸..%≤.的高介电现象主要可以用具有甒缑娉谠ヌ匦缘哪诓孔璧膊愕缛萜髂P屠唇馐汀关键词:;内部阻挡层电容器弛豫铁电体;高介电常数;介电损耗;阻抗谱
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三;,弛豫铁电体的显著特性有】:稚⑿拖啾:即在弛豫铁电体中,铁电一顺电相变并不像普通铁电体那样是式中,>诱忠煌馑钩J∥>晕露龋呶K车缇诱治露取5孀盼露鹊慕档停某些晶体在一定的温度范围内具有自发极化,且其自发极化方向会随外电场发生变化,晶体的这种性质称为铁电性。具有铁电性的晶体称为铁电体【¨。电滞回线、铁电居里温度和临界特性是铁电体的三个重要特征。除普通铁电体外,还有反铁电体和弛豫铁电体。反铁电体相临晶胞的电偶极距大小相等方向相反,因而反铁电体的宏观自发极化为零。但在足够强的外电场下,反铁电体内所有晶胞的电偶极矩可沿统一方向排列,成为普通铁电体。介电弛豫是指介电性能随外界变化表现出来的弛豫特性【。对弛豫型铁电体,外界环境变化时,其弛豫特性表现为介电弛豫、相变弥散、极化强度随温度和外场变化等等。一个突变过程,而是表现为在一个温度范围的渐变过程,并且没有一个明显的居罩温度出现,这时我们将介电常数最大值所对应的温度称为特征温度N颐墙庵相变中的介电温度“居里宽化南窒蟪莆C稚⑾窒蟆德噬ⅲ涸诿稚⑾啾淝蚰冢牧锨苛业厮鸷哪芰浚榈绯J徒榈缢鸷挠胛露的关系曲线均出现峰值。随着频率的增加,介电常数减小,介电损耗增大,并且在低温侧介电峰和损耗峰都随频率的增加而略向高温方向偏移。环暇永镆煌馑苟猈:当温度远高于特征温度保谠ヌ电体与普通铁电体一样,介电常数胛露榷〉墓叵捣覥定律,如下式所示:弛豫铁电体猅的关系逐渐偏离猈定律,而服从改进的居罩一外斯定律,如下式—示:甒
一三一÷;狶其中￡虵二。分别代表当的介电常数和介电常数在时的极值。躽≤表征了弛豫铁电体中的介电弛豫性能:保砻鞑牧鲜瞧胀ㄌ缣澹坏眣时,表示弥散程度很高的情况。缰突叵撸在韵拢谠ヌ缣搴推胀ㄌ缣逡谎哂械缰突叵撸孀盼露鹊升高,回线逐渐趋向于随电场线性变化,在高于居罩温度一定温度范围内仍存在自发极化和电滞回线。即使顺电相具有对称中心,在陨舷嗟备叩奈露热钥晒鄄斓压电性和二次谐波效应发生等。峁贡浠憾杂诔谠ヌ缣澹赥韵乱欢ㄎ露确段冢Ц袢晕薰庋Ц飨蛞煨杂隭射线分裂的迹象,即宏观上不出现极性相的转化。陨,称为弛豫铁电体的三大特征【。为了比较弛豫铁电体和普通铁电体的区别,等人给出了一些主要性能在外界环境下的变化特征,见表。普通铁电体弛豫铁电体介电温度特性在居里温度死处出现尖锐的在居罩温度最大值浇一级或二级级相变峰现宽而弥散的相变峰介电温度、频率特弱的频率依赖关系强的频率依赖关心德噬顺电区慕榈符合居里外斯定理符合居罩外斯平方定理行为凰暌灰自发极化强度很大,温度在瓦以上时较小,温度在矗以上时为零仍然存在光散射’对光表现出强的各向异性对光表现出弱的各向异性凵土⒎湎哐苌顺电一铁电相变引起结构变形,导致湎哐苌浞宸至形,不出现湎哐苌浞宸至性能表谠ヌ缣搴推胀ㄌ缣宓闹饕L卣。湖北人学硕一论义一￡￡。￡
蒜舞占’:￡。莸㈤.榈绯谠サ奈锢砟P唬喝齕三竺弛豫铁电材料的应用主要在于能够使器件具有高集成度突1挥糜谥圃斓容器,动态以及静态存储器。在国内,李龙土院士在此领域做了大量的元器件应用工作,姚熹院士做了大量的基础理论研究工作。自从物理学家热擞兰甏状畏⑾至烁春细祁芽蠼峁沟念昝酸铅岳矗赜诔谠ヌ缣宓难芯恳延邪敫龆嗍兰汀N锢硌Ъ颐翘岢隽硕嘀掷论模型来解释弛豫铁电体的各种物理性能,但遗憾的是到目前为止还没有一个理论能够成功的完全解