钙钛矿材料的光频介电谱与低频介电性研究

来源 :天津师范大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:ljhhck123
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凝聚态物质的介电谱测量可以将材料的微观参量与宏观可测的物理量联系起来,从而能够有效研究材料中的电荷运动,近程相互作用,界面极化,以及阐明分子结构或物质结构有关的某些规律。其研究可以联系电介质的宏观性能理论与介观或纳米尺度结构与微观结构,探索建立微观结构—介观结构——宏观性能三者之间的相互关系的理论模型,为电介质材料的研究和工程设计提供理论基础。针对光频介电谱的研究,本文采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法以及广义梯度近似计算了立方相钛酸钡、钛酸铅、锆酸铅的电子结构以及光频介电函数谱,结合光学跃迁分析了三者的介电常数虚部,而后采用经典洛伦兹公式拟合了虚部并结合布居数值进行分析。针对低频介电谱的研究,本文通过对溶胶-凝胶法制备的PZT95/5陶瓷进行介电谱测试,包括介电温度谱和介电频谱,结果显示:通过ε(T)曲线看出,样品介电常数较大(103~104量级)且在较大温度范围内比较稳定,ε-1(T)曲线符合居里外斯定律,样品的介电频率谱说明材料在电工频率范围内存在压电效应,有利于工业应用,样品在高温处的介电弛豫不是典型拜德弛豫,属于极化弛豫的多体模型。对溶胶-凝胶法制备的PZT95/5薄膜进行介电谱测试,包括介电温度谱和介电频谱,并且进行了材料交流电导率的测量,结果显示:ε(T)曲线的相变峰不如陶瓷尖锐,并随着频率的增加而逐渐变平坦。同时,ε-1(T)曲线在高频不符合居里外斯定律,材料内部存在氧缺陷;通过研究材料不同温度下的ε(f)曲线,采用普适弛豫定律公式进行拟合,得到弥散系数随着温度的变化关系,结合材料反铁电-铁电-顺电相变的微观结构随温度的变化进行初步探索。对溶胶-凝胶法制备的PLZT7/40/60薄膜进行相同的介电谱和交流电导率测试,结果显示:材料出现弥散相变,属于弛豫铁电体,内部存在氧缺陷;通过介电频谱反映出样品具有介电弛豫特征,具有温度弥散特性,并且通过不同温度下ε′-ε″曲线的Cole-Cole经验公式拟合,结合弛豫铁电体特性分析了样品的介电常数、最可几弛豫时间、经验公式拟合参数h的温度函数,同时发现材料在相变温度Tm以及100℃~110℃范围上述曲线出现异常,说明材料晶体结构类型出现变化。
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