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BiFeO3-BaTiO3铁电体:通过尺度行为和多级结构解密稀土掺杂引起的电性能差异的机制
Acta Materialia ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-10-10 , DOI: 10.1016/j.actamat.2023.119411
Deqing Tai , Bing Li , Haoyue Xue , Ting Zheng , Jiagang Wu

稀土掺杂已广泛用于改变压电/铁电材料的电性能。然而,铁氧体钛酸铋(BF-BT)陶瓷性能增强背后的物理机制以及稀土引起的性能差异的原因很少得到解决。在此,将两种具有不同离子半径的稀土离子(La 3+和Sm 3+ )分别引入到Bi 1- x Re x FeO 3 -BaTiO 3 ( Re  = La, Sm)中。因此,掺杂适量的稀土离子(La 3+ x =0.05和Sm 3+ x =0.04)可以有效改善铁电性和应变响应。结合铁电尺度行为和多级结构阐明,La 3+ /Sm 3+掺杂后电性能的增强可归因于激活域总数的增加、Bi离子偏心和B位移的增加-位离子与增强的晶格变形相结合。重要的是,在 Sm 掺杂陶瓷中可以实现更强的晶格收缩和 BO 6 八面体畸变,从而导致比 La 掺杂陶瓷更强的本征铁电和应变响应,尽管需要足够大的电场来释放本征响应,因为Bi 3+和Sm 3+之间较大的离子半径差引起的较大的随机场和介电弛豫。相反,矫顽场的降低和磁畴转换的促进使得La掺杂陶瓷的电响应可以在低得多的电场下释放。这项工作强调了稀土掺杂的作用,并为进一步设计高性能 BF-BT 铁电体提供了范例。





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更新日期:2023-10-14
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