B位空位補(bǔ)償型釤摻雜PZT(54/46)陶瓷中的缺陷分析及其對(duì)壓電性能的影響

編號(hào)：CYYJ04195

篇名：B位空位補(bǔ)償型釤摻雜PZT(54/46)陶瓷中的缺陷分析及其對(duì)壓電性能的影響

作者：楊靜 馮少蓉 張濤 牛旭平 王榮 李敏 于潤升 曹興忠 王寶義

關(guān)鍵詞： PZT壓電陶瓷 正電子湮沒技術(shù) 空位缺陷

機(jī)構(gòu)： 西安科技大學(xué)理學(xué)院 西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 中國科學(xué)院高能物理研究所

摘要： 用固相反應(yīng)法制備了B位空位補(bǔ)償型釤摻雜非準(zhǔn)同型相界組分PZT(54/46)陶瓷.通過正電子湮沒壽命譜(PALS)和符合多普勒展寬能譜(CDBS)對(duì)陶瓷中的缺陷結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合表征,結(jié)合常規(guī)表征手段如X射線衍射(XRD),電子掃描顯微鏡(SEM),介電、鐵電和壓電性能測量,研究缺陷對(duì)陶瓷壓電性能的影響.XRD結(jié)果顯示所有陶瓷均為純鈣鈦礦相,摻雜誘導(dǎo)了菱方-四方(R-T)相變,準(zhǔn)同型相界位于Sm摻雜量x=0.010.02.電學(xué)測量結(jié)果反映:介電、鐵電和壓電性能均先增強(qiáng)后減弱,MPB附近兩個(gè)樣品都有優(yōu)異的介電和鐵電性能,但其壓電性能差別很大.x=0.01給出最優(yōu)壓電性能d33=572 p C/N,較未摻雜樣品增強(qiáng)了一倍.PALS結(jié)果表明摻雜使陶瓷中缺陷類型發(fā)生變化,x≤0.01,樣品中同時(shí)含有A位空位與B位空位;x≥0.02,樣品中以A位相關(guān)缺陷為主,B位空位濃度很低.CDBS結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)x=0.01和0.02中B位空位濃度分別是該體系中最高和最低的.由以上結(jié)果推斷出:x=0.01獲得的最優(yōu)壓電性能與其中較高濃度的B位空位有關(guān),B位空位可稀釋A位空位濃度,降低氧空位濃度,從而降低A位空位與氧空位形成缺陷偶極子的幾率,促進(jìn)疇壁運(yùn)動(dòng),使壓電性能增強(qiáng)。