退火工艺对Ca_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷微结构及杂化非本征铁电性能的影响

Ca_(3)Ti_(2)O_(7)因其独特的铁电性来源和室温下优异的铁电性,成为目前最受关注的杂化非本征铁电体。本研究采用溶胶-凝胶法结合高温烧结制备了Ca_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷,研究了退火工艺(温度、时间和气氛)对其微结构、介电性和铁电性的影响。研究结果表明:氮气气氛、850℃下对Ca_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷退火30 min可获得较为优异的铁电性;相对于未退火的Ca_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷,退火后陶瓷的TiO_(6)八面体的面外倾侧角有一定程度增加;不同气氛下的退火处理会产生氧空位,从而使Ca_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷的晶粒尺寸有一定程度增大;真空退火后的陶瓷具有相对较大的晶粒尺寸和较多的氧空位,使其表现出相对较高的介电常数;经过退火处理的Ca_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷的漏电流均高于未退火的样品;通过对Ca_(3)Ti_(2)O_(7)陶瓷在不同气氛下进行退火处理可显著提升其剩余极化强度,同时矫顽场强有一定程度增加,其中空气和真空气氛下退火样品的剩余极化强度为2.9~3μC/cm^(2),表现出优异的杂化非本征铁电性。