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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。

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BFOSBT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BFMOSBT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

无

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