铁电材料,是指具有铁电效应的一类材料。铁电材料由于其独特的铁电特性,高介电常数、电光、声光以及非线性光学效应,在场发射器件、陶瓷电容器、光开关、声光转换器、光信息存储器件以及光学倍频器件等方面有着重要的应用价值。本文一方面通过以快速液相烧结法制备铁酸铋陶瓷,然后进行稀土 Sm掺杂,获得不同配比掺杂的铁酸铋陶瓷。另一方面结合草酸盐沉淀法和等离子烧结制备工艺合成钛酸钡纳米晶陶瓷。最后,系统研究铁电体纳米晶陶瓷的铁电和介电性能,具体研究内容如下:(1)本论文通过传统的固相法烧结掺杂Sm制备出含量分别为0.13、0.15、0.17不同掺杂含量的铁酸铋陶瓷。利用扫描电镜(SEM)分析材料的微观形貌,结果表明,Sm掺杂的样品具有更高的致密度和更小的晶粒尺寸。(2)系统研究了 Sm掺杂铁酸铋陶瓷的铁电性能。研究结果表明Sm掺杂后铁酸铋陶瓷的漏电流大幅降低,铁电转变更为明显。而且,铁电性能对比表明Sm掺杂可以提高铁酸铋陶瓷的极化强度,其中掺杂Sm0.13性能最优,这说明Sm掺杂的良好效果。(3)采用宽频介电阻抗仪系统分析了不同晶粒尺寸钛酸钡陶瓷的介电性能,钛酸钡纳米晶的经历尺寸从20 nm到1000 nm。通过不同温度下的介电相变研究表明纳米晶陶瓷的介电常数强烈依赖于温度特性。随着晶粒尺寸降低,相变现象变得更为弥散。不同纳米晶钛酸钡陶瓷表现出奇特的相转变:70 nm的钛酸钡保留完整的铁电相变,而100 nm和20 nm铁电相变消失。(4)深入分析了 70nm钛酸钡陶瓷的弛豫机制,即低频下介电实部巨介电常数(高达58000)的现象是由于Maxwell-Wagner效应的外加电场致使内部晶界电荷大量累积而造成。通过介质损耗与频率之间的关系发现其明显的热激活效应,这种热效应在一定范围内符合Debye弛豫模型,而低频下巨介电常数引起的偏离Debye模型现象正是由于界面极化的影响。