非制冷红外焦平面(UncooledFocalPlaneArray，UFPA)是红外技术小型化低成本应用的发展方向，已列为我国相关计划的研究重点。钛酸钡锶钙BSCT(Ba1-x-ySrxCayTiO3，0≤x，y≤1)陶瓷材料因具有可调的居里温度、高的介电常数、低的介电损耗等特点成为热释电型非制冷红外焦平面的主流材料，综合性能优异的BSCT热释电陶瓷的制备是制约我国UFPA技术实现突破的瓶颈之一。随着UFPA的集成化和小型化程度越来越高，对陶瓷材料的微观结构（晶粒尺寸）提出了更高的要求，因此，热释电陶瓷材料的微观结构与介电、热释电性能之间关系的研究就显得十分有必要了。而目前国际上对BSCT热释电陶瓷微观结构和宏观性能之间的规律的认识还不够透彻，偏场下热释电效应机理的理解还不够深刻，这就阻碍了BSCT热释电陶瓷材料的应用和发展。　　 本论文针对目前BSCT热释电陶瓷在实际应用中提出的基础科学问题即微观结构与性能之间的关系，选择居里温度处于室温附近的Ba0.6Sr0.3Ca0.1TiO3陶瓷为研究对象，通过对其组分设计、制备工艺和工作机理的研究，指导陶瓷微观结构和宏观性能之间的调控，制备出微观结构和热释电性能优异的BSCT陶瓷材料，为非制冷红外焦平面用BSCT热释电陶瓷材料提供技术途径和数据支持。　　 (1)BSCT热释电陶瓷的掺杂改性。采用简单的固相法制粉和通氧烧结，通过A位Y3+掺杂，B位Mn2+掺杂，系统研究了不同Y3+离子掺杂浓度对材料微观结构和性能的影响。结果表明Y3+的掺杂即抑制了晶粒生长，又提高了材料的介电和热释电性能。当Y3+掺杂浓度为0.7mol％时，陶瓷的综合性能最佳:平均晶粒尺寸约为3μm，探测优值可达7.72×10-5pa-1/2。性能优于已报道用液相法制备的同体系材料。　　 (2)BSCT纳米粉体的制备。采用新颖的溶液分解法成功制备出分散性好的BSCT的纳米粉体，粉体颗粒尺寸在30-50nm。分析了溶液分解法的反应机制:500-600℃时，发生中间相化学分解反应，在这个阶段各金属离子是处于完全的原子级别混合;当550-700℃时，发生BSCC与无定形TiO2之间的一般纳米固相反应，这和固相法制备BSCT粉体没有本质的区别，只是反应物的颗粒在纳米量级。　　 (3)BSCT陶瓷介电特性的晶粒尺寸效应研究。利用溶液分解法制备的BSCT纳米粉体，结合两步法烧结、快速烧结和普通烧结，制备出晶粒尺寸范围为1～5μm的陶瓷材料。分析了陶瓷介电特性的晶粒尺寸效应，研究表明:晶粒尺寸越小，介电峰值和介电损耗越小，介电峰越宽化。陶瓷介电性能的晶粒尺寸效应主要来源于晶胞体积的不同，晶粒尺寸越小，导致晶胞体积越小，从而引起了极化随温度和电场的变化关系的不同，从而引起介电性能的不同。另外，通过偏场下的介电性能，分析了场致热释电系数与晶粒尺寸的关系:场致热释电系数随着晶粒尺寸的增加而增加，这与介电常数随晶粒尺寸的变化规律相同。因为粗晶粒尺寸的晶胞体积大，介电峰高且尖锐，介电常数的温度变化率大，导致场致热释电系数增加。　　 (4)偏置电场下热释电效应的机理探讨。通过偏场下的介电温谱计算出场致热释电系数，结合测试获得的总热释电系数，研究了本征热释电系数和场致热释电系数在外场（温度和电场）下的演变规律，并分析它们对总热释电系数的贡献。结果表明:当在居里温度之下，本征热释电系数对总热释电系数的贡献较大，占据主导地位，而在居里温度之上，随着自发极化的减小，场致热释电系数逐渐占据主导地位，另外电场能够增强本征热释电响应和场致热释电响应。