铋层状结构铁电材料因具有自发极化大、居里温度高、介电损耗低、抗疲劳特性好和老化率低等优点,因此在铁电存储、高温压电传感器等方面具有较大的应用价值。其结构和化学组成与电性能密切相关,如铁电性主要源于类钙钛矿层(A_m-1B_m O_3m+1)^2-中的B位阳离子的偏移、氧八面体沿c轴的倾侧及氧八面体在a-b面内的旋转,但由于自身晶体结构的限制,其自发极化的旋转只能在a-b平面内二维转动,压电性能不高。研究发现,用化合价或离子半径相近的元素掺杂来调整其化学组成及微观结构,能有效地改善铁电材料的电性能。根据元素在类钙钛矿层中取代的位置不同,掺杂改性主要有A位、B位、A/B位复合掺杂改性和外加添加剂改性等方式。基于此,本文选取居里温度高（T_c⁹43℃）,压电常数低(d₃₃⁶pC/N)的铋层状结构压电陶瓷CaBi₂Nb₂O₉为基体,研究掺杂改性对其性能增强,如压电性能、高温电阻率和温度稳定性等。首先,采用固相法制备了Bi过量的CaBi₂Nb₂O₉+xwt%Bi₂O₃（CBN+xwt%Bi,x=0,1,2,3）陶瓷,研究了Bi含量对陶瓷相结构、微观形貌及电性能的影响。结果表明,Bi的过量引入并未改变其单一的正交铋层状结构,适量的Bi添加使得陶瓷晶粒尺寸减小且大小均匀,有效提高陶瓷的压电、机电、介电性能和致密度,降低介电损耗。当x=1时,陶瓷综合性能最佳:d₃₃=6.4pC/N、k_p=11%、Q_m=7890、ε^T₃₃/ε₀=93.5、tanδ=0.24%、T_c=940℃,具有良好的热稳定性和频率稳定性。其次,在CaBi₂Nb₂O₉+1wt%Bi₂O₃的基础上采用适合于十二配位的稀土元素Ce进行A位取代改性,采用固相法制备了Ca_1-x-x Ce_x Bi₂Nb₂O₉（CCBN,x=0.00,0.02,0.03,0.04,0.06,0.08）陶瓷,研究了Ce掺杂对陶瓷的相结构、微观形貌、压电、介电性能及电导特性的影响。结果表明,所有组分陶瓷均为单一的铋层状结构,适量的Ce掺杂能抑制片状晶粒长大,提高陶瓷的压电、介电性能和致密度,降低介电损耗和烧结温度。当x=0.04时,陶瓷综合性能最佳:d₃₃=10.3 pC/N、k_p=11.5%、ε^T₃₃/ε₀=106、tanδ=0.28%,测试温度为500℃时的电阻率仍高于10⁷Ω·cm,具有良好的热稳定性和频率稳定性。最后,在Ca_0.96Ce_0.04Bi₂Nb₂O₉的基础上采用适合于六配位的过渡金属元素W进行B位Nb取代改性,采用固相法制备了Ca_0.96Ce_0.04Bi₂Nb_2-x-x W_x O₉（CCBNW,x=0.00,0.01,0.02,0.03,0.05,0.07）陶瓷,研究了Ce和W复合掺杂对陶瓷相结构、微观形貌、压电、介电性能及电导特性的影响。结果表明,所有组分陶瓷均为单一的铋层状结构,适量的Ce和W复合掺杂促进了晶粒沿a-b平面方向的生长。当x=0.02时,陶瓷综合性能最佳:d₃₃=13.4 pC/N、k_p=12.2%、ε^T₃₃/ε₀=111、tanδ=0.13%,测试温度为500℃时的电阻率高达3.7×10⁹Ω·cm,具有良好的热稳定性。