0.7BiFeO_(3)-0.3BaTiO_(3)陶瓷中极化翻转产生的巨电卡效应增加及Mn^(4+)离子掺杂对其介电、铁电性能的影响

汤卉; 牛翔; 杨志朋; 彭小草; 赵小波; 姚英邦; 陶涛; 梁波; 唐新桂; 鲁圣国

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BiFeO_(3)(BFO)作为反铁磁性和铁电性共存的多铁性材料,其饱和极化强度理论值大于100μC/cm^(2),居里温度为830℃,具有较强的电卡效应.但是由于BFO高温烧结过程中Bi_(2)O_(3)易挥发,铁离子易变价,导致BFO中缺陷较多,漏电流较大,其铁电特性难以发挥出来.虽然采用与BaTiO_(3)(BTO)等氧化物铁电体形成固溶体的方法可以减小漏电流,但是漏电流和高介电损耗问题仍然存在.本文试图通过添加锰离子到BFO-BTO固溶体的方法解决这一问题.采用传统的高温固相反应法制备了0.7BiFeO_(3)-0.3BaTiO_(3)+x%MnO_(2)(BFO-BTO+x%MnO_(2),其中x%为质量分数)陶瓷,研究了MnO_(2)掺杂对BFO-BTO固溶体的微观结构、介电和铁电性能的影响.值得注意的是,BFO-BTO+x%MnO_(2)样品测试结果证明少量掺杂MnO_(2)能降低BFO-BTO陶瓷的介电损耗和漏电流,这是由于掺杂Mn^(4+)补偿氧空位浓度所致.另外,0.7BFO-0.3BTO+0.5%MnO_(2)陶瓷在100 kV/cm时的最大极化强度达到50.53μC/cm^(2).最后利用热电偶直测法测试了BFO-BTO+x%MnO_(2)陶瓷的电卡效应,发现极化翻转方法能使BFO-BTO+x%MnO_(2)陶瓷的电卡效应翻倍增大,其中x=0样品从0至-30 kV/cm的变化与30 kV/cm至0的电场变化相比,增大近8倍,并且证实该方法同样适用于多晶一级相变铁电体.

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来源
《物理学报》 |2022年第14期|280-289|共10页
作者
汤卉; 牛翔; 杨志朋; 彭小草; 赵小波; 姚英邦; 陶涛; 梁波; 唐新桂; 鲁圣国;
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作者单位

广东工业大学材料与能源学院;

广东工业大学物理与光电工程学院;

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正文语种 chi
中图分类 TQ1;
关键词
铁电体; 介电损耗; 电卡效应;

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