论文烧结条件对La2Ti2O7陶瓷铁电性的影响是关于本文可作为相关专业铁电论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文铁电论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要：本文通过传统固相法制备La2Ti2O7陶瓷,研究不同烧结温度和时间对La2Ti2O7陶瓷的铁电性影响,通过XRD和铁电测试手段分别对其晶体结构和铁电性进行表征,并对影响机理作了初步探讨,以探索最佳的制备工艺.结果表明：当烧结温度为1400 ℃及烧结时间为24 h时,La2Ti2O7陶瓷的铁电性较好,漏电流最小,其剩余极化Pγ为3.96 μC/cm2,矫顽场Ec为27.8 kV/cm.
关键词：La2Ti2O7；烧结温度；烧结时间；铁电性
1 引言
稀土钛酸盐R2Ti2O7（R等于稀土元素）具有丰富的物理性质.R等于La～Nd时,R2Ti2O7化合物具有铁电性、光催化性质、稀土掺杂荧光性质和光磁电效应等[1-4]；Ln等于Sm～Lu时,它们具有丰富的磁学性质,例如具有自旋冰结构的Ln2Ti2O7（Ln等于Ho, Dy, Yb）[5-7]可基于微结构和外部物理场的调控,能实现室温多铁性共存和室温磁电耦合效应增强的可能.La2Ti2O7属于层状钙钛矿晶系,每一层由4个TiO6氧八面体平面层构成,TiO6氧八面体通过O连接在一起；La原子分为两类,一类La原子位于每个平面层的正八面体间隙中,另外一类La原子位于层与层之间.La2Ti2O7具有P21空间群,单斜结构,晶格常数分别为a等于7.81142 、b等于5.5474 、c等于13.0185 ,夹角为α等于90°、β等于98°43′、γ等于90°,密度为ρ等于5.78g/cm3 [8].La2Ti2O7是一种居里温度高达1500 ℃的铁电材料,介电常数εγ在42～62范围内,在微波频率内介电损耗小且在室温时保持为常数[9].因此,近年来对La2Ti2O7的研究也比较热门.但La2Ti2O7铁电陶瓷合成工艺对其铁电性影响的研究未见报道.本文经过大量实验,探索合成温度和烧结时间对La2Ti2O7铁电陶瓷的铁电性影响,以期做到到最佳的制备工艺.
2 实验内容
本文采用传统固相法合成La2Ti2O7铁电陶瓷.首先将高纯度的La2O3、TiO2按镧、钛的摩尔比1：1进行配料,实验试剂如表1所示.将原料放在玛瑙罐中,加入无水乙醇使其混合均匀,用球磨机以350 r/min的速率进行充分球磨,球磨时间为24 h；其次,将经过球磨的样品在100 ℃的烘箱中烘干后研磨0.5 h,将充分混合的粉末放在A12O3坩埚内,在空气氛围下进行预烧,以5 ℃/min的速率升温至1000 ℃,保温时间为24 h,以去除粉末中的水分和一些球磨过程中掺入的有机物；最后,将预烧后的粉末研磨0.5 h后,在圆形模具中用约20 MPa左右的压强压制成直径为10 mm、厚度为1～2 mm的小圆片,将成型的样品置于A12O3坩埚中,在空气氛围下烧结,以5 ℃/min的速率升温,采用不同烧结温度、不同保温时间做到到相应的铁电陶瓷.陶瓷焙烧银电极,用于铁电测试.
3 结果与讨论
3.1 烧结温度对La2Ti2O7陶瓷铁电性的影响
图1为不同温度下烧结3 h做到到的La2Ti2O7XRD曲线.由图1可知,所有的样品都是层状钙钛矿结构,具有 空间群,单斜相,并没有出现任何相变.与标准PDF卡片（01-081-1066 ）进行对照,XRD曲线没有任何杂相的峰,说明这些温度下烧结做到到的都是纯相的La2Ti2O7.从图1（b）可以看到,随着烧结温度升高,峰整体向高角度偏移,说明随着烧结温度升高,La2Ti2O7陶瓷的晶格常数增加.为验证上述结论,我们用unitcell软件粗略地计算了它们各自的晶格常数a、b、c,如表2所示,可以做到知上述结论正确.
图2为在不同温度下烧结3 h做到到的La2Ti2O7的电滞回线.由图2可知,随着烧结温度升高,样品的剩余极化强度和矫顽场先增强后减弱.因为铁电材料的铁电性会随着烧结温度的增加而增强,所以低温烧结样品的剩余电极化强度Pγ较小,随着烧结温度的提高,样品的Pγ增大.但是如果烧结温度太高,样品中会出现过多的氧空位.在外加电场作用下,氧空位移动至畴壁的间界,具有畴壁钉扎的作用,阻止极化翻转,使做到Pγ减小[10].综合考虑,我们选择烧结温度为1400 ℃,此温度下做到到的样品铁电性较好.在1400 ℃下,剩余极化Pγ为0.21 μC/cm2,矫顽场Ec为8.4 kV/cm.
3.2 烧结时间对La2Ti2O7铁电性的影响
由上文对比讨论可知,当烧结温度为1400 ℃时,La2Ti2O7的铁电性最好.但在1400 ℃烧结3 h做到到La2Ti2O7的铁电性并不一定是最好的.因此,本文将La2Ti2O7在1400 ℃下分别烧结3 h、10 h和24 h,探索不同烧结时间对La2Ti2O7铁电性的影响,以找出La2Ti2O7铁电性最好时的合成条件.
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参考文献：
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