氢对PbZr_(0.5)Ti_(0.5)O_3在氮氢混合气氛退火中铁电性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理,针对PbZr0.5Ti0.5O3无氢和含氢的顺电相和铁电相的二层超晶胞,分别计算了Ti沿c轴位移时体系总能量的变化、电子云密度分布和Ti—O、Zr—O和H—O的重叠布居数.结果表明,含氢铁电相的Ti—O键和Zr—O键相对无氢铁电相明显减弱,氢氧之间较强的轨道杂化使它们趋于形成共价键;晶格中氢氧键的钉扎效应使含氢情况下的顺电相能量始终低于铁电相能量,说明氢的引入阻碍了PbZr0.5Ti0.5O3从立方顺电相到四方铁电相的相变,并推断其为含氢气氛退火过程中PbZr0.5Ti0.5O3铁电性能下降的主要原因之一.所得结果对于深入理解铁电材料在氮氢混合气氛退火后铁电性能下降的微观机制具有参考价值.

氮氢混合气氛对SrBi_2Ta_2O_9铁电薄膜和粉末性能的影响

用金属有机物分解法分别制备了SrBi2Ta2O9(SBT)薄膜和粉末样品.XRD和SEM结果显示SBT粉末经历氮氢混合气氛400℃退火处理后发生了还原反应,金属Bi和δ-Bi2O3析出,成针状结构聚集在表面,晶体结构没有被破坏.SBT薄膜在500℃退火处理时,表面出现Bi的球形及针状结构聚集体,相对于薄膜结构,SBT粉末中的Bi元素在较低温度时更容易被还原.Bi的大量缺失严重影响薄膜的铁电性能,当退火时间为5.5min时,SBT薄膜剩余极化强度Pr下降了约43%,但是在109极化反转后仍然保持了良好的抗疲劳特性;退火时间超过8.5min时,薄膜被击穿,铁电性能消失.

氮氢混合气氛退火中氢对Bi_4Ti_3O_(12)铁电性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了在氮氢混合气氛中退火后Bi4Ti3O12铁电性的退化机理.分别计算了无氢、含氢模型中Ti沿c轴位移时体系总能量的变化,电子云密度分布,以及电子结构的总能态密度的变化.结果表明含氢Bi4Ti3O12铁电相Ti-O,Bi-O间的电子云重叠布居分布较无氢情况下变化明显,氢氧之间较强的轨道杂化使它们趋于形成共价键;晶格中氢氧键的钉扎效应使含氢情况下顺电相能量低于铁电相能量,表明氢的引入阻碍了Bi4Ti3O12从四方顺电相到正交铁电相的相变,同时造成Bi4Ti3O12晶体的导电性能增强,并推断其为含氢气氛退火过程中Bi4Ti3O12铁电性能退化的主要原因.