胡仲祥04.doc

应用物理快报90,1129022007
老化引起的钛酸钡陶瓷的介电弛豫
穆罕默德·艾哈迈德和巧儿的山田应用分子化学，工业技术学院，日本大学，习志野，275-8575，日本千叶县保罗Meuffels和莱纳Waser固态研究的研究所，于利希研究中心，D–52425于利希德国
完成于2007年1月10日，公认于2007年2月8日，网上公布2007年3月12日
在这篇文章中作者报1摩尔锰掺杂钛酸钡陶瓷的相变和介电性能老化的效果。老化陶瓷的铁电状态，刺激了正交-四方，四方-立方相变，从而导致在更宽的温度范围内的四方相稳定的阻力。老年样品的介电常数表明分散，相关的近100千赫频率区域具有介质损耗弛豫峰，相反的未老化。目前的结果，在光铁电畴稳定现有车型进行了讨论。©2007美国物理研究所。DOI：10.1063/1.2713178.
钙钛矿结构铁电材料广泛应用于电子行业的制造多层陶瓷电容器和铁电存储器。然而，在这些材料中的各种点缺陷的形成，在许多重要的应用剪裁铁电中从而起到了至关重要的作用。根据发生在铁电体的老化现象，随时间变化的材料特性，并基于它们的电子元件和设备的可靠性和使用寿命大大降低。在这方面，氧空位的作用往往是把各种可靠性的建议限制在铁电体的过程。因此，对复杂的运动和氧空位弛豫过程的深入调查，需要解决在铁电体的设备退化问题。
老化效果通常表现在铁电体本身的小信号介电常数和压电参数逐渐减少，以及外观大信号极化电场沿轴电动场的磁滞回线的转变。它被普遍接受是因为衰老的作用从现有的铁电畴的缺陷逐渐稳定。然而，不同的理论模型，提出边界或体积的影响，已经作为稳定铁电畴的起源已在文献中提出。由于受体掺杂大量的小信号铁电材料的介电性能老化所行为引起的畴壁贡献的介电性能下降。这减少了来自无论是由氧空位扩散和钉扎畴壁（边界效应）或磁畴壁（体积效应）在原有位置的稳定的建议。在他们的模型，Robels和Arlt解释了随时间改变的缺陷偶极子（由氧空位和钛职位的缺陷中心组成）在平行内的铁电畴的极化方向的磁畴壁的钳位。因为对齐的缺陷偶极子与缺陷偶极极化能产生电的内部磁场和稳定的铁电畴。在平衡的中年铁电状态时，当应用小信号交流领域，在介质测量，磁畴壁运动遇到一个缺陷的两极分化，保持其方向的阻力。这导致磁畴壁流动性的减少相对未老化状态，以致于介电性能的下降。在这篇文献中，依据介质的测量，我们报告了稳定的铁电四方相和1mol％的锰掺杂BaTiO3（BTO-1Mn老化引起的低频介电弛豫特性）的陶瓷是有意义的结果。
在BTO-1Mn的样品中，锰被添加为受体掺杂，在空气中经过高温烧结后其价态是3+。同时建立由电荷补偿的氧空位。在介电常数测量前，被冷却的BTO-1Mn样品在温度90°C通过立方米四方的转变的老化维持五个星期。老化样品的介电测量在-13-200°C的温度范围内加热速度为0.2°C/分钟。然后在250°Ç5小时内，以15-20°C/分钟的速度快速冷却重新整理样品。在同等条件下进行重新整理的样品的介电测量一次。介电测量在50赫兹的频率范围内开展-5兆赫使用HIOKI3532米。
图1（a）和1（b）提出的在附近的四方立方和正交-四方相变，分别为老化和重新整理的样本所选取的频率的介电常数实部的温度的关系？？。在这个图中可以发现有意义的特点;在图1(a)中一个老化样本四方-立方转变温度约1.5°C高于刷新样品，而在图1（b）老化样本的正交-四方转变温度约4°C比整理的样品低。这些结果表明，老化的BTO-1Mn铁电状态不仅高温转变移位稳定稳定，（先前报道Sun等。）而且通过改变室温相变温度较低的四方铁电相，这并不是以前的报告。在四方晶相的中年样品的？值降低较未老化[图。1（A）]。老化样品的A值在转变峰和在高温顺电相高于经刷新的样品。介电常数分散的老化样品，在顺电相图可观察到其A值降低的频率越来越高。

在图1的结果中解释了由Zhang和Ren观察到的所产生的单域锰铁电体掺杂BaTiO3单晶的微观照片的铁电畴的稳定体积效应模型。Zhang和Ren为偏振磁滞回线的老化根源于dipoles提出了明确的证据.通过这些模型，由于体积效应后，立即通过其铁电相晶体的对称性改变的刷新样品冷却到四方对称，而周围的氧空缺中Mn3+的缺陷在变形的氧八面体保持立方对称，在老化的这段时间内，氧空位扩散，并重新建立缺陷偶极子与Mn3+的缺陷，晶体的对称性的对称性如下。这种稳定的配置稳定在其当前位置的铁电畴，并表现出抵抗的室温和高温转变，导致四方铁电范围扩大。沿极化轴的Ti-O型钛链中的氧空位超过正常0.3EV轴的Ti-O型钛的稳定。

减少老化后，可以简单地解释为畴壁稳定，如上所述。此外，在中老化样品的顺电相比较。样品合格后，立即在加热过程中的四方立方过渡，晶体对称性的变化，由扩散型转变立方米