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摘要
BiFeO3-BaTiO3（BF-BT）陶瓷兼具高居里温度和优异的压电性能,在高温压电传感器和驱动器等部件具有广泛的应用前景。BF-BT陶瓷在高温环境下电阻率较低,易造成器件高温性能恶化甚至失效。因此,改善BF-BT陶瓷电阻性能是应用推广必须解决的关键问题。作为一种铁酸盐,其电阻率很难通过掺杂改性等常规方法进行改善。本研究在BF-BT陶瓷体系中发现一种电阻率异常升高的现象,并证实这与样品中的第二相Bi25FeO40有关。显微结构分析表明,该第二相具有一种特殊的层状周期性结构,其中每三排原子构成一个周期,而缺陷大多集中在其中一层原子当中。本研究采用传统固相法成功地制备出纯相的Bi25FeO40,将其作为外添加剂加入到0.70BF-0.30BT组分中,使基体组分在300℃的电阻率从1.03 M?·cm提高到4.33 M?·cm。此外,COMSOL仿真模拟的结果证实,通过引入该第二相可以将0.67BF-0.33BT组分电阻率提高一个数量级。根据能量过滤效应,这种特殊的结构具有高能垒,可以阻碍载流子迁移,从而提高BF-BT陶瓷电阻率。本工作为改善BF-BT陶瓷电阻率提供了一种切实可行的方法。
