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通过第一性原理计算预测出的混合非常规铁电体(hybrid improper ferroelectric)已在实验中得到证实,其中n=2的Ruddlesden-Popper(RP)相A3B2O7由于其特殊的超晶格构型使其成为探索室温铁电材料的理想结构。这一构型的材料也成为近年来研究新型混合非常规铁电体领域的热点。 为了寻求新的混合非常规铁电体,本文首先研究了几种A3B2O7(A=Sr,Ba;B=Zr,Sn,Ti)型陶瓷的相组成与介电性能,结果显示,通过固相反应法成功制备了四种单一相的RP相结构的化合物,它们分别为Sr3Zr2O7、Sr3Sn2O7、Sr3Ti2O7、Ba3Sn2O7。通过对其介电性能的测量发现Sr3Sn2O7可能是一种新型的室温混合非常规铁电体;而Ba3Sn2O7具有明显的弛豫性铁电体的特征。 随后,重点研究了Sr3Sn2O7陶瓷的制备工艺,结构,介电与铁电性能。通过XRD分析检测Sr3Sn2O7的相组成,采用SEM与EDS分析确定制备的Sr3Sn2O7陶瓷的形貌与元素含量,采用不同频率下的介电温谱测量和电滞回线测量对样品的介电与铁电性能进行表征。结果显示,在1550℃进行二次烧结的Sr3Sn2O7陶瓷的致密度达到96%,其结构为单一的正交相结构,晶胞参数a=20.6823(4),b=5.7411(1),c=5.7159(1),室温下介电常数约为15,且显示明显的铁电性,其居里温度TC约为132℃。 最后,系统的研究了A位Ba2+、Ca2+置换的(Sr1-xBax)3Sn2O7、(Sr1-xCax)3Sn2O7和B位Zr4+置换的Sr3(Sn1-xZrx)2O7三个系列的相组成与介电性能。A位Ba2+置换在x=0.01~1范围内可形成连续固溶体,A位Ca2+置换的最大置换量低于0.3,而B位Zr4+的最大置换量为0.15。Ba2+的置换会降低Sr3Sn2O7的铁电相转变温度,Ca2+、Zr4+的置换会使样品的铁电相转变温度向高温方向移动,三个系列居里温度与容忍因子的变化率ΔTc/Δt依次为:-1.2×104℃、-3.2×104℃、-0.9×104℃。这表明,在混合非常规铁电体中容忍因子是影响材料铁电相变温度最主要的因素之一。