黄志强，何秀将，何新华，符小艺，王 歆，卢振亚

(华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510641)

0 引 言

随着环境保护和社会可持续发展理念的不断深入，以及高温应用的限制，对环境友好型高温无铅压电材料及器件的需求日益增加，许多高居里点的钙钛矿结构无铅压电材料如(K0.5Na0.5)NbO3(KNN)、(Bi0.5Na0.5)TiO3(BNT)、BiFeO3(BFO)等获得了广泛关注。其中，BiFeO3的居里温度达到830 ℃，远高于KNN和BNT，非常适合高温应用，另外其剩余极化强度高达100 μC/cm2，同时具有出色的电磁性能和高能量密度。但是，BiFeO3的钙钛矿相结构不稳定，绝缘性能差，导致其漏电和损耗高，难以充分极化，压电性能差[1]。通过添加BaTiO3形成二元固溶体(1-x)BiFeO3-xBaTiO3，不仅可以显著降低漏电流，而且当0.25≤x≤0.33时，会形成四方相和菱形相共存的准同型相界(MPB)，在MPB附近可以获得良好的电学性能[1]。因此，BiFeO3-BaTiO3(BFO-BTO)成为无铅压电陶瓷的研究热点之一[2-3]。

对BFO-BTO化学组成的改性研究主要集中在添加烧结助剂以及A/B位离子掺杂，包括稀土元素的A位取代和过渡金属元素的B位取代两个方面。添加烧结助剂通常被认为是非常有效且容易操作的方法：通过改进烧结活性，降低烧结温度，利用烧结助剂产生的液相在较低温度实现陶瓷的致密化，并可以改善电性能。常用的烧结助剂有Bi2O3、MnO2、CuO等。Zheng等[4]向0.7Bi1.05FeO3-0.3BaTiO3陶瓷中分别添加摩尔百分比为0.5%和1.0%的氧化物如Bi2O3、MnO2和SnO2等，d33大致在135～200 pC/N，加入适量的Bi2O3可以促进0.7BFO-0.3BTO陶瓷的晶粒长大，同时提高居里温度和压电常数的温度稳定性。加入Bi2O3可使0.71BFO-0.29BTO+0.6%MnO2陶瓷的相对密度高于97.0%[5]。添加适量的MnO2可以明显降低BFO-BTO的漏电流，其直流电导率可降低4～5个数量级[6]。……