鐵電鈣鈦礦的穩(wěn)定性與玻璃相的影響

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1、第24卷第5期壓電與聲光Vol.24No.52002年10月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSOct.2002文章編號(hào):1004-2474(2002)05-0415-03鐵電鈣鈦礦的穩(wěn)定性與玻璃相的影響1,22張棟杰,都有為(1.南京師范大學(xué)分析測(cè)試中心材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室,南京210097;2.南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京210093)摘要:利用容忍因子和平均電負(fù)性力標(biāo)差值作為鈣鈦礦穩(wěn)定性的綜合判據(jù)能很好說(shuō)明鈣鈦礦穩(wěn)定性。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)形成應(yīng)滿足容忍因子、電價(jià)和穩(wěn)定性因子的條件限制,但這些條件是形成鈣鈦

2、礦結(jié)構(gòu)的必要條件,非充分條件。SiO2-Al2O3玻璃相與鈣鈦礦BaTiO3的固溶符合鈣鈦礦容忍因子和電價(jià)限制條件,且玻璃含量在25%(摩爾分?jǐn)?shù))以下穩(wěn)定性因子在1.2以上,因而其形成的復(fù)合鈣鈦礦應(yīng)能穩(wěn)定存在,這與實(shí)際情況不符。另一方面,晶格能能很好地解釋玻璃相與鈣鈦礦BaTiO3的固溶使體系的穩(wěn)定性降低。關(guān)鍵詞:鐵電;鈣鈦礦;容忍因子;玻璃中圖分類號(hào):O482.54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AStabilityofFerroelectricPerovskiteandInfluenceofGlassDopant12ZHANGDong-jie

3、,DUYou-wei(1.LaboratoryofMaterialsScience,Centerofassayandtest,NanjingNormalUniversity,Nanjing210097,China;2.NationalLaboratoryofSolidStateMicrostructure,NanjingUniversity,Nanjing210093,China)Abstract:Thegeneraljudgmentofferroelectricsperovskitestabilityusingthetole

4、rancefactorandelectronega-tivevalueofforcedifference,thestabilityofferroelectricsperovskitecanbewellexplained.Althoughperovskitestructuremustfulfillsomelimitedconditionsoftolerancefactor、electrovalenceandstability,theyareonlyneces-sarycondition,notplenitudinous.BaTi

5、O3pervoskitedopedSiO2-Al2O3glass-phaseaccordwithlimitedconditionsoftolerancefactor、electrovalenceandstabilityfactorabove1.2withglasscontentlessthan25%.Accordingtoabovecondition,thecomplexperovskitecanexiststably,butthisdoesnotaccordwithexperiment.Ontheotherhand,lat-

6、ticeenergyofcrystalcanwellshowthesystematicstabilityoftheperovskiteBaTiO3dopedglassdecline.Keywords:ferroelectrics;peroviskite;tolerancefactor;glass的一個(gè)問(wèn)題。本文從動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的角度對(duì)鐵電1引言鈣鈦礦穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,并討論了玻璃相的影響。鐵電鈣鈦礦型化合物的化學(xué)通式為ABO3,如2形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的理論分析BaTiO3、PZT和PMN等晶體及陶瓷,是研究得最廣泛、最重要的材料之

7、一。為了控制鈣鈦礦微晶的晶2.1鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的形成條件粒大小和開辟新的應(yīng)用方向,人們利用控制析晶的從熱力學(xué)的角度考慮,AiBjO3(i,j=1,2,3,?)[1～4]方法從凝膠玻璃中析出納米鈣鈦礦微晶,摻雜化合物形成復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)一般取決于容忍因子和少量的玻璃相也能提高鐵電陶瓷的某些性能。在電價(jià)兩個(gè)條件。AiBjO3復(fù)合鈣鈦礦的離子半徑及離BaTiO3中固溶極限較小的加入物往往使BaTiO3陶子復(fù)合量的大小受容忍因子的制約,其關(guān)系為[5][6]瓷的性質(zhì)產(chǎn)生顯著變化;T.Iijima等研究了Pb-RA+ROt=(1)(Ti0.9A

8、l0.1)O3-x鈣鈦礦鐵電膜,晶相為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。2(RB+RO)但加入玻璃相后,主晶相除鐵電鈣鈦礦相外,還有不式中RA,RB為Ai、Bj離子的平均半徑;RO為氧離-需要的雜相及玻璃相,所以消除雜相及玻璃相對(duì)鈣子半徑;t為復(fù)合鈣鈦礦容忍因子。AiBjO3復(fù)合鈣鈦-[7]鈦礦的