点缺陷

在钙铁矿结构ABO3中,A阳离子空位,B阳离子空位和O阴离子空 位很有可能是同时存在的,这些空位的存在对铁电体的畴壁钉扎和 极化疲劳产生很大的影响。 同时对晶体的导电性也会产生很大的影响。并通过比较Ba空 位,Ti空位和O空位在不同带电状态下的迁移能，发现O空位的迁移 能最小(迁移势呈较小)。这种带电荷的空位在晶体中的迁移将使得 导电性大大提高。通过在还原气氛中退火形成氧空位或通过对Ba2+ 或Ti4+进行高价取代得到还原的Ti3+可以使BaTiO3电导率升高。
点缺陷对钛酸钡晶粒 相关性质的影响
李宏宝
BaTiO3材料
BaTiO3是一种具有优良的铁电,热释电,压电,介电和光学非 线性等性质的材料。但随着BaTiO3逐渐由单晶,陶瓷向薄 膜,甚至纳米线,纳米颗粒过渡，维度的降低,材料中缺陷的 比重增加,缺陷对材料性能的影响更加显著。
顺电相
铁电相
BaTiO3材料中存在的点缺陷及其影响
Leabharlann Baidu
光致效应
另外存在缺陷较多的BaTiO3有着较强的导电性，使得光生载流子可以 较容易在颗粒内部运动，从而有更大的几率被氧空位或者Ti4+捕获， 并且氧空位较强的迁移能力使得光照后晶格内生成的氧原子可以容易 的逸出表面，而生成更多的氧空位，从而引发光致变色效应。
光致效应
在固体材料中的光致变色效应 通常是由于色心的产生造成的。 我们合成的BaTiO3,其处于用紫 外光照射下时,电子从O的2p轨 道激发到Ti的3d轨道。这个过 程可以导致邻近氧键的断裂,甚 至释放出气态氧,从而生成氧空 位。导带这种光生电子通常只 有很短的寿命,很容易就被氧空 位捕获或与Ti4+结合形成Ti3+。 色心的形成可以使得紫外-可见 吸收带伸展到可见区域(光致变 色效应发生)。
畴壁钉扎和极化疲劳
以传统的陶瓷工艺在烧结过程中很难避免氧空位的产生，而 氧空位的存在可以提高钙钛矿结构铁电体的电导率，并通过畴壁 钉扎效应导致极化疲劳，这也是导致铁电存储器失效最主要元素 之一。 铁电疲劳定义为在铁电材料中可转变剩余极化的损耗相对于 双极转换循环次数的函数。当对晶体施加的外加电场强度足够时, 晶体将发生极化反转。极化反转包括新畴的成核和畴的长大两个 过程,这其中伴随着畴壁的运动。在没有外加电场的情况下,畴壁倾 向于在缺陷这种不均一处受限,以降低畴壁能。畴壁的钉扎使得畴 的运动受到限制,进而使得晶体在电场下的极化反转也会受到影响, 甚至导致极化疲劳的产生。
合成BaTiO3紫外光照前(a),光照后(b)与退火后的BaTiO3紫外 光照前(C)和光照后(d)的紫外-可见吸收光谱。内部图片显示的是 BaTiO3的光致变色性能。