摘 要

本文通过高温固相法和化学溶液法合成双钙钛矿类铁电材料。用固相法合成Sr₂CaMoO₆,化学溶液法合成La₂CuMnO₆,合成的产物进行XRD粉末衍射，用Search-match分析产物的XRD衍射数据，结果表明固相反应法的产物的主要成分为Sr₂CaMoO₆，因为一部分Ca与氧化铝坩埚反应，所以样品中含有少量的杂质SrMnO₄。液相法制得的1号样品产物为（LaO)₂SO4，因为配料中的SO₄^2-离子分解温度很高，2号样品产物主要成分为La₂CuMnO₆。含有少量杂质CuO，下一步便用Rietveld法，利用GSAS软件，对样品进行精修，得到产物中各成分的晶体结构和百分含量。精修参数包括尺度因子、晶胞参数、原子位置、温度因子。

关键词：双钙钛矿 铁电 XRD 精修 百分含量

Preparation and characterization of Double Perovskite Ferroelectric Materials

Abstract

In this paper, the double perovskite ferroelectric materials are synthesized by high temperature solid state method and chemical solution method.Synthesis of Sr₂CaMoO₆ by solid state method and chemical solution synthesis of La₂CuMnO₆.XRD diffraction data of product by Search-match.The results showed that the main component of the product was Sr₂CaMoO₆, because part of Ca reacted with the alumina crucible, so the sample contained a small amount of impurity SrMnO₄.Liquid phase method was the product of 1 samples (LaO) ₂SO4, because the decomposition temperature of the SO₄^2- ion in the sample is very high.The main component of the product 2 is La₂CuMnO₆. Containing a small amount of impurities CuO.The next step with the Rietveld method, using the GSAS software, the samples were finishing, get the product of each component in the crystal structure and the percent content.Refinement parameters include scaling factor, lattice parameters, atomic positions and temperature factor.

Keywords: Double Perovskite Ferroelectric XRD Refinement Percent content

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1绪论 1

1.2铁电材料的发展历程 1

1.3铁电材料发展面临的问题 3

1.4双钙钛矿简介及特性 3

1.4.1双钙钛矿结构 3

1.4.2双钙钛矿的特殊性能 5

第二章 实验方法与制备 7

2.1实验目的与方法 7

2.1.1实验目的 7

2.1.2实验方法 7

2.2主要原料及配比 7

2.2.1固相法制Sr₂CaMoO₆配料 7

2.2.2液相法制La₂CuMnO₆配料 8

2.3双钙钛矿的制备 9

2.3.1试验方法 9

2.3.2实验流程及步骤 10

第三章 合成产物分析 13

3.1产物分析 13

3.1.1固相法产物分析 13

3.1.2液相法产物分析 14

第四章 Rietveld精修及定量分析 17

4.1精修过程 17

4.2产物晶体结构的精修以及定分析 17

第五章 结论与展望 21

5.1结论 21

5.2展望 21

参考文献 23

致谢 25

第一章 引言

1.1绪论

铁电材料它是指有铁电效应的材料，它是热释电材料其中一类。铁电材料具有一系列的重要特性，如热释电性、介电性、铁电性，还有电光效应、声光效应、光折变效应和非线性光学效应等^[01] 。铁电材料最基本的特性就是它在一定的温度范围内会产生自发极化，而且随着外电场的反向，极化强度也会反向，从而出现电滞回线^[02] 。因为铁电材料具有一系列的重要特性，所以铁电材料被用于制作铁电存储器、热释电红外探测器、空间光调制器、光波导、介质移相器、压控滤波器等^[03] 重要的元器件并且被广泛的应用在航空航天领域、通信领域、家电领域、国防领域等诸多领域，所以铁电材料近年来成为高新技术研究的热点之一^[04] 。

1.2铁电材料的发展历程

铁电材料的发展大致可以分为五个阶段。

第一阶段：罗息盐时期铁电性的发现。1919年，Joseph Valasek在美国明尼苏达州大学跟着W F G Swan教授读研究生，Swan教授建议Joseph Valasek研究罗息盐单晶的物理性能，于是Joseph Valasek在后来的两年里测量了罗息盐的线性介电响应、非线性介电性能、压电性能、热释电现象等宏观性能，他发现罗息盐具有特异的介电性能。Joseph Valasek在“Piezoelectric and allied phenomena in Rochelle salt”中提出了铁电性的概念^[05] ，该报告第一次说明罗息盐的本身存在着持久极化并且第一次给出了电荷和电场之间的回线，从此掀开了铁电材料的历史。

第二阶段：KDP时期——铁电热力学理论。1931年，布鲁塞尔大学的物化教授J Errera发表过一篇文章，其中提到罗息盐它的介电常数随着外加电场频率的改变呈现出典型的反常色散现象^[06] 。实际上Nicholson在1919年就发表了一篇关于罗息盐的强烈谐振曲线的论文，而Errdra和苏黎世的物理学家Scherrer并不知道，他们并不认为很宽的色散曲线是由分子共振引起的并且决定重复试验。Scherrer的学生Busch把这个问题作为他的博士论文进行研究。Busch研究发现KH₂PO₄的介电常数远远高于K₃PO4和K₂HPO₄的介电常数，但是因为这些材料中都不含结晶水，所以Busch并没有重视。诸多失败后，他才去研究KH₂PO₄的性能，后来用简易的电桥看到有超过量程的电容^[07] ，随后又通过低温试验证明KH₂PO₄的确是铁电体。理论反面Müller首先将热力学理论应用在铁电体上。Ginsburg把朗道相变理论用到了KH₂PO₄型铁电体上，德文希尔将这个理论完善成朗道-德文希尔理论^[08] 。