铁电压电陶瓷作为可应用于传感器、谐振器、换能器等电子元件的功能材料,在工业生产与日常生活中有着广泛的应用。目前占据市场主要份额的仍然是锆钛酸、铌镁酸铅等含铅陶瓷,这类含有大量铅元素的陶瓷在制备、使用直至废弃后均会持续影响环境安全及人体健康,因此针对含铅材料的限制性措施已经开始日益增加,开展环境友好型无铅压电陶瓷体系研究已经势在必行。无铅Ba Ti O₃(简称BT)具备成本低廉、化学性质稳定以及制备工艺简单等优点,因此备受关注,而该体系中(Ba_0.85Ca_0.15)(Zr_0.1Ti_0.9)O₃(简称BCZT)有着优异的压电性能,被认为具有替代锆钛酸铅的潜力。离子替位掺杂是调控压电陶瓷电学性能的有效途径,通过使用合适的掺杂剂可以提升陶瓷的电学性能。本论文在Ce、Sb掺杂的BT结构和电子性能第一性原理计算的基础上,制备并研究了Ce、Sb分别单一掺杂对于BCZT陶瓷晶粒生长及电学性能的影响。基于单体掺杂最优组分制备了Ce、Sb共掺杂的BCZT陶瓷,探究共掺杂对其物相结构、晶粒生长的影响并系统研究其铁电、压电及介电性能。第一性原理计算结果表明,Ce⁴⁺取代B位Ti⁴⁺后使得钛酸钡的禁带宽度上升至1.842 e V,而Ce³⁺取代A位Ba²⁺与Sb⁵⁺取代B位Ti⁴⁺后使得费米能级上升至导带,并且总态密度向低能区移动。计算了施主掺杂引发阳离子空位的体系能量、缺陷生成焓、缺陷形成能,结果表明Ce³⁺与Sb⁵⁺的取代更易使晶体中出现钡空位;通过缺陷结合能的计算,发现阳离子空位均与施主掺杂离子具有相互结合的趋势。利用固相反应法制备了Ce、Sb单独掺杂的BCZT压电陶瓷样品,结构表征发现制备的样品均为钙钛矿结构,适量的Ce、Sb掺杂可以促进陶瓷晶粒生长并提升陶瓷电学性能。铁电、压电和介电性能测试表明,0.10mol%Ce掺杂样品的晶粒尺寸得到提升,剩余极化(P_r)为8.67μC/cm²并且居里温度(T_c)达到110.2℃,而Ce掺杂量增至0.20 mol%时样品密度提升至5.37 g/cm³对应致密度为92.7%,其逆压电系数(d^*₃₃)达到489 pm/V。0.10mol%Sb掺杂样品的晶粒尺寸也明显提升,同时P_r提升至11.08μC/cm²,T_c达到109.1℃,d^*₃₃提升至468 pm/V。在单体掺杂最优组分基础上,制备了Ce、Sb共掺杂的BCZT压电陶瓷,结构表征证实制备的样品均呈现钙钛矿结构,0.10mol%Ce与0.10mol%Sb共掺杂促进晶粒生长,平均晶粒尺寸达到13.51μm,标准差为5.93。而0.05mol%Ce与0.10mol%Sb共掺样品致密度显著提高,剩余极化(P_r)为10.43μC/cm²,最大极化(P_max)达到17.65μC/cm²,矫顽电场(E_c)为2.88 k V/cm,逆压电系数(d^*₃₃)为417 pm/V;陶瓷居里温度为109.4℃,表明Ce、Sb共掺杂改善了陶瓷样品的温度稳定性,同时随着掺杂量的提升样品弥散系数γ由1.667提升至1.733表明样品弛豫性增加。