第3章鐵電陶瓷3

1、3.3 BaTiO3鐵電陶瓷,BaTiO3陶瓷的介電性能,單晶單疇BaTiO3的相對介電常數(shù)呈現(xiàn)很強(qiáng)的各向異性，室溫下沿極化方向的相對介電常數(shù)為230，垂直極化方向?yàn)?770實(shí)際制備的BaTiO3陶瓷的室溫介電常數(shù)依制備條件不同在2000－4000之間,II 類: 高介電常數(shù)型,高介鐵電陶瓷, k ~ 2000-20000, tan? < 0.03, 按溫度特性分: X7R, Z5U, Y5V 等,,,如何獲得Z5U或Y5V高

2、介陶瓷?,(1) 移峰-----等價取代,等價離子的取代改變BaTiO3的相變溫度，相變溫度的提高或降低與離子鍵的鍵強(qiáng)有關(guān)，Ti-O之間的耦合強(qiáng)，則相變溫度高。,BaTiO3的相變溫度,等價離子的取代改變BaTiO3的相變溫度移峰劑,鐵電陶瓷的展寬效應(yīng) 居里峰起因于Tc時電疇定向的活化能最小 居里溫區(qū)與相變彌散： 宏觀上――異相共存（鐵電相和順電相) 微觀上――微區(qū)化學(xué)與結(jié)構(gòu)不均勻性,(

3、2) 介電峰展寬,造成相變彌散的原因：熱起伏相變彌散――溫度正態(tài)分布――存在Kanzig微區(qū)，100～1000Å成分起伏相變彌散――固溶體產(chǎn)生成分起伏――形成不同居里溫度的微區(qū)，如Ba(Ti1-xZrx)O3, 利用該相變彌散，可以改善鐵電陶瓷的溫度特性。,BaTiO3中常用的展寬劑,,,,,Ceramic Dielectrics for MLCCs,,結(jié)構(gòu)起伏相變彌散――復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)弛豫鐵電體――有序微疇分布于無序

4、基質(zhì)中，如在Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, 存在Mg/Nb=1:1的有序微疇（或稱極性微區(qū)），不同尺度的微區(qū)的Ps 有不同的溫度和頻率響應(yīng)，呈現(xiàn)彌散。完全有序的鐵電體呈現(xiàn)小的彌散――普通鐵電體。,如何得到X7R型溫度穩(wěn)定型介質(zhì)陶瓷?,,利用結(jié)構(gòu)不均勻性改善溫度穩(wěn)定特性,,在摻雜ZrO2, CdBi2Nb2O9、Bi4Ti3O12，Bi2O3＋ZnO、Bi2O3＋Nb2O5和CeO2等的BaTiO3陶瓷中出現(xiàn)芯-殼結(jié)構(gòu).,,Nb2O5

5、-Co2O3摻雜BaTiO3陶瓷芯-殼結(jié)構(gòu)示意圖及其成份分布,,TEM觀察表明：其芯為具有電疇結(jié)構(gòu)的鐵電相，半徑約0.3-0.5?m；而殼區(qū)為非鐵電成分.,芯區(qū)幾乎保持了純BaTiO3的鐵電相, 其介電性能也保持了純BaTiO3的介電特性殼區(qū)則為Nb、Co等取代的BaTiO3, 其介電峰移向室溫附近, 室溫下殼區(qū)并不呈現(xiàn)電疇結(jié)構(gòu). 可視為鐵電相與順電相構(gòu)成的復(fù)相材料,,,陶瓷的介電常數(shù)可以用混合對數(shù)公式計(jì)算：,,如何獲得抗還原Ba