點缺陷和(111)孿晶對鈦酸鋇晶粒相關(guān)性質(zhì)的影響.pdf

1、作為一種具有優(yōu)良的鐵電,熱釋電,壓電,介電和光學(xué)非線性等性質(zhì)的材料,BaTiO3一直廣受各國研究人員的重視和關(guān)注。而隨著科技的發(fā)展,鐵電材料逐漸向小型化,集成化發(fā)現(xiàn)發(fā)展,因此對BaTiO3材料的性能要求越來越高,應(yīng)用的BaTiO3也逐漸由單晶,陶瓷向薄膜,甚至納米線,納米顆粒過渡。隨著維度的降低,材料中缺陷的比重增加,缺陷對材料性能的影響更加顯著。因此,精確表征分析材料中的缺陷類型,研究確定材料中缺陷的形成過程和機理,測試確定各類缺陷對

2、材料各種性質(zhì)的影響,進而調(diào)控缺陷在材料中的比例和分布,對得到具有優(yōu)異性能的材料和器件具有重要的意義。本論文對BaTiO3顆粒和薄膜進行了合成和制備,并研究了點缺陷和（111）孿晶對合成的BaTiO3顆粒相關(guān)性質(zhì)的影響,并且通過摻雜調(diào)控了制備的BaTiO3顆粒中（111）孿晶的含量,研究了摻雜對BaTiO3薄膜形貌的影響。
　　在本論文中通過堿熱法以Ti2O3為鈦源合成具有大量（111）孿晶結(jié)構(gòu)的BaTiO3顆粒,并對(111)孿晶

3、的形成機理進行了分析和討論。這種具有大量（111）孿晶結(jié)構(gòu)的BaTiO3顆粒顯示出有趣的可逆光致變色效應(yīng),可以在紫外光下由淡黃色變?yōu)榧t棕色,或是在紅外光或熱處理下再變回去。此外,這種BaTiO3顆粒的居里溫度與正常BaTiO3塊體材料相比下降大約40℃。而這些性質(zhì)的出現(xiàn)和變化都是因為合成的BaTiO3顆粒本身含有大量的缺陷,如Ti3+,氧空位等等。通過對合成孿晶的實驗過程進行調(diào)整,在高Ba/Ti比的情況下,合成的BaTiO3納米顆粒在不

4、同波段(可見光)的激光照射下,也顯示出光致變色效應(yīng)。而這同樣是因為顆粒中含有的Ti空位和氧空位等缺陷對其性質(zhì)造成的影響。
　　此外,我們還通過堿熱法對BaTiO3顆粒進行了摻雜,通過摻雜元素對BaTiO3晶粒成核和生長的影響來調(diào)控孿晶的含量。通過多種元素對BaTiO3顆粒的摻雜發(fā)現(xiàn),可以發(fā)生Ti位取代的多種摻雜元素都可以使得到的（111）孿晶顆粒穿插更為密集。并且,隨著提高Ba/Ti比,提高這些摻雜元素的溶解極限,可以使這些密集穿

5、插的（111）孿晶顆粒比重更大。而摻雜的元素La只能取代Ba位,摻雜合成的BaTiO3顆粒變?yōu)榱顺叽缰挥?00納米左右的立方顆粒,且含有（111）孿晶的顆粒幾乎很少發(fā)現(xiàn)。
　　對合成的BaTiO3薄膜進行摻雜,同樣發(fā)現(xiàn)組成薄膜的顆粒形貌和尺寸都隨摻雜元素的添加而發(fā)生變化。此外,本文還對BaTiO3單晶進行了腐蝕,發(fā)現(xiàn)在紫外光照射下,由于腐蝕過程中氣泡或是TiO2的附著,使得腐蝕后出現(xiàn)腐蝕丘。
　　本論文通過控制制備條件的調(diào)控