开题报告及其文献综述梅森.doc

华南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告论文题目：稀土掺杂的CaBi4Ti4O15铁电材料制备及性能研究班 级: 06电材 姓 名: 梅森 学 号: 200630701500 指导教师: 何新华 填表日期: 2010年3月30日 二一 年 三月姓 名梅森开题时间2010年3月30日学 制4年专 业电子科学与技术指导教师何新华论文题目：稀土掺杂的CaBi4Ti4O15铁电材料制备及性能研究一、 选题背景和意义随着现代科学技术的发展，高居里温度压电陶瓷材料被广泛应用于航空航天、能源、汽车、石油化工、冶金、发电、地质勘探等众多重要科研与工业部门。随着科学的迅猛发展，很多电子电器设备对其所选用的压电陶瓷器件的性能参数提出了更高的要求，如高居里温度及大功率特性、高频稳定性等。目前，世界各国的材料科学家正在进行高性能、高居里温度的压电陶瓷材料体系的研究，力图在压电陶瓷材料体系、制备技术和性能表征等方面有所突破。开发高居里温度(Tc )和稳定性好的压电陶瓷材料已成为当今研究热点之一。众所周知，PZT基压电陶瓷的Tc一般为300360 ，不能满足某些应用的需要，研制一些具有优良压电性高居里温度Tc的压电陶瓷成为研究的热点。 钛酸铅PbTiO (简称 )是一种典型的高居里温度钙钛矿结构压电、铁电材料，其居里温度Tc为490。 介电常数小，压电性能高，压电各向异性大，三次谐波的温度系数是现有陶瓷材料中最小的，是一种很有前途的高温压电材料。但是这种陶瓷存在着烧结上的困难，纯PbTiO3陶瓷晶界能较高；在高温烧结时，易产生铅挥发，使化学剂量偏移，在冷却过程中的立方至四方相变中，容易出现微细裂纹，大的轴向比率使得其矫顽场大(E。=6、7 kVcm)，难于极化，通过添加适量的改性添加剂，可克服以上工艺难点而得到性能优良的压电陶瓷材料，但同时易降低其居里温度。而新型Aurivillius相材料在若干钙钛矿型结构之间具有两层铋氧层结构即(Bi2O2)2+层。由于铋氧层(Bi2O2)2+对于钙钛矿型结构中离子的影响使得由这种材料制成的陶瓷BLSFs（铋层结构的铁电陶瓷）具有很高的居里点温度，也就是说这种材料可以适应较高温度下器件工作的要求。在BLSFs中，三价铋离子占据A位的铁电体通常拥有高的居里温度，这是因为Bi3+离子有一对6s电子。但是这种材料也具有一个显著的缺点，那就是其d33值较传统的PZT陶瓷材料要低。CaBi4Ti4O15铁电材料是该类压电陶瓷材料的一种典型材料，该类材料具有很高的居里温度（TC=790）和很低的介电损耗，在高温高频领域将会有很大的作用。本论文对其进行稀土掺杂改性的目的所在，就是通过对CaBi4Ti4O15铁电材料进行稀土掺杂以研究其压电和铁电性能，设法提高CaBi4Ti4O15这种双层铋氧层结构Aurivillius相材料的d33值，改善其电性能。二、 主要工艺流程和分析1、制备样品，采用传统固相合成法制备样品，所采用的原料为：CaCO3，TiO2，Bi2O3，Sm2O3，V2O5，在配料时应注意在实际配料时使Bi2O3适当过量（大约为2wt%），以补偿铋的挥发。制备工艺流程如下所示：配方设计原材料选择配料、混合球磨烘干过筛预烧球磨烘干过筛外添加混合过筛造粒过筛成型烧结磨片清洗被银烧银测试2、样品性能测试（1）介电常数和损耗采用同惠TH2817LCR数字电路测量仪测量不同频率下样品的电容量和损耗。（2）介温特性利用自制的计算机控制温度测试系统、采用同惠TH2817LCR数字电路测量仪测量在不同频率下样品的容量和损耗随测试温度的变化关系。（3）压电特性采用淄博无线电一厂ZX69型压电陶瓷极化设备极化样品。采用ZJ3A型准静态d33测量仪测量样品的压电常数d33值。再采用TH2828/A/S精密LCR数字电桥/宽频数字电桥测出样品的谐振频率。（4）微观结构采用LEO 1530 VP扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）观察样品表面及断面的形貌，依此来分析烧结工艺对材料微观结构和性能的影响。（5）主晶相采用X射线衍射仪测量仪器的衍射图样，再根据标准衍射卡片查出样品主晶相。三、 毕业论文提纲第一章 绪论，主要包括：铋层结构铁电材料的主要分类，铋层结构铁电材料的改性研究，铋层结构铁电材料的主要用途，本论文的研究意义及主要研究内容。第二章 实验方法，主要包括：样品的制备和性能测试第三章 实验结果与分析，主要包括：（1）Ca1-xSmxBi4Ti4O15陶瓷的烧结与介电性能，Sm2O3对Ca1-xSmxBi4Ti4O15铁电陶瓷的介电和压电性能的影响；（2）CaBi4Ti4-xVxO(15x/2)陶瓷的烧结与介电性能，V2O5对CaBi4Ti4-xVxO(15x/2)铁电陶瓷的介电和压电性能的影响。第四章 结论，主要包括对整个研究工作进行归纳和综合，阐述本课题研究中尚存在的问题及进一步开展研究的见解和建议。参考文献及致谢四、 论文实施计划研究计划分为四个阶段：2010年3月：在老师指导下完成文献检索及翻译，初步了解论文工作内容，了解制备工艺并完成配方设计，准备开题报告。2010年4月：研究Sm3+离子的掺杂改性，完成烧结性能、介电性能及压电性能测试。2010年5月：主要进行V5+的掺杂改性研究，并完成材料的相关测试工作。2010年6月：论文撰写、修改和答辩。五、相关参考文献：1 Jiangtao Zenga,b, Yongxiang Lia, Dong Wanga, Qingrui Yina .Electrical properties of neodymium doped CaBi4Ti4O15 ceramics. Solid State Communications 133 (2005) 5535572 Haixue Yan, Hongtao Zhang, and Michael J. Reecea.Thermal depoling of high Curie point Aurivillius phase ferroelectricCeramics.APPLIED PHYSICS LETTERS 87, 2005 0829113Eitel R E，Randall C A，Shrout T R，et a1New high temperaturemorphotropic phase boundary piezoelectrics based on Bi(Me)O-PbTiO3 ceramicsJpnJApp1Phys(Part l：Regul PapShort Notes Rev Pap)，2001，40(10)：5999-60024Kumar C V R V，Sayer M，Pascual RFcrroelcctric leadniobate films by pulsed thermal processingApp1PhysLett，1992. 60(18)：220722095Takenaka T,Sakata K.Grain orientation efects on electricalproperties of bismuth layer-structured ferroelectric Pb (1-x)(NaCe) XBi4O15 solid solution.Jpn.J.Appl.Phys.，1984,55（4）：1092-10996黄宜威，李承恩Ca-(NaCe)Bi-Ti系列高温压电陶瓷材料及其压电性能的研究无机材料学报1998，l3(1)：59647周家光，李承恩，陈建和，王志超，卢永康改性偏铌酸铅压电陶瓷高温特性及应用无机材料学报，1996，11(2)：356-3608 李月明、程亮、顾幸勇、张玉平、 廖润华.高居里温度压电材料的研究进展j 陶瓷学报 2006-27-3 ,1000-22789李承恩，李毅等铋层状结构压电陶瓷及敏感元件高温特性研究电子原件与材料，2002，2l(5)：1113指导教师意见：完成了文献资料的检索和收集工作，实验方案设计可行，完成了实验的前期准备工作，同意进入下一阶段的论文实验部分。签 名： 年 月 日备注：1、 要有10篇以上相关文章的阅读量。2、 理、工科开题报告撰写不少于2500字，人文社