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電阻率退化對廣泛用于電容器的鐵電陶瓷,如BaTiO3、SrTiO3等電阻率退化表現為在電場及溫度場作用下,漏電流隨時間延長而顯著增大,即其電阻率隨時間延長而逐漸下降,直至終被擊穿。電阻率退化通常發生在受主摻雜的鈣鈦礦鐵電電介質中,因而認為電阻率退化主要與氧空位在電極間的重布有關。相對于晶體格點,氧空位是正電中心,且具有較小的遷移能,在強電場驅動下,它們將向陰極遷移,并在那里累積,而在陽極區域,氧空位被逐漸耗竭。這種氧空位重布的過程,將終導致鈣鈦礦材料被轉變成一個被電場正向偏置的p-n結,由此使得電阻率減小,其中氧空位越過晶界的遷移被認為是控制著電阻率退化過程速率。電光Kerr效應測量和光吸收譜分析的結果支持了上述觀點。影響電阻率退化速率的主要因素有:
(1)摻雜元素的種類及濃度。受主雜質使電阻率退化的速率大大提高,施主雜質的作用與受主正相反。因為前者使鐵電材料的氧空位濃度增大,而后者則使氧空位濃度降低。因而適當采用施主摻雜可降低材料的電阻率退化效應;
(2)晶粒大小。單晶、粗晶粒陶瓷及細晶粒陶瓷的電阻率退化速率依次降低。說明晶界起到了抑制氧空位遷移的勢壘作用;
(3)材料的化學計量比、第二相成分及氣孔率以及所采用的電極材料等;
(4)升溫與增加應用電場會使材料的電阻率退化速率加快。
綜上所述,氧空位對鐵電陶瓷材料性能退化具有重要影響。但就其具體機制而言,不論是疲勞、老化還是對電阻率退化的看法,都存在爭議。主要原因是人們對晶格中點缺陷行為、組態以及其在電場或應力場作用下變化和遷移規律的了解尚不充分,基于點缺陷與晶界、疇界及電極界面相互作用建立的諸多物理模型尚缺乏強有力的實驗證據。此外,在客觀上由于鐵電材料性能退化往往是多種效應同時起作用的結果,單純采用純電性能測量的方法難以得出令人滿意的解釋,應采用多種不同的手段進行綜合研究。認為內耗和電子順磁共振方法應是兩種較有效的研究手段。內耗作為對材料微觀結構敏感的重要手段,能提供點缺陷的應力場或溫度場作用下,點缺陷之間以及點缺陷與疇壁之間交互作用的動態行為的重要信息,提供氧空位對疇壁釘扎的直接的實驗證據。而EPR測量則可提供缺陷偶極子在溫場和直流電場作用下定向的豐富的信息。近年來,在對介電老化、疲勞及電阻率退化進行定性解釋的基礎上,嘗試性地提出了一些定量的物理模型,以期對鐵電材料性能退化的趨勢及大小進行預計,根據這些定量模型求得的理論值與特定的實驗結果也較吻合。但考慮到鐵電材料中點缺陷與疇界、晶界及電極界面交互作用的復雜性,這些模型仍有待進一步的實驗驗證和修正完善。加強對鐵電陶瓷材料性能退化機制的研究具有重要的理論與實際意義。