鈦酸鍶鋇(Ba1-xSrxTiO3)高介電陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、鈦酸鍶鋇（BST)是鈦酸鍶和鈦酸鋇固溶形成的一種高介電陶瓷材料。近年來，鈦酸鍶鋇因具有優(yōu)良的性能如介電常數(shù)高，介電損耗低，介電-頻率穩(wěn)定性好、撓曲電系數(shù)高等在電容器等很多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。因此鈦酸鍶鋇陶瓷有非常重要的研究價值。
　　本文采用高溫固相反應(yīng)法制備了Ba1-xSrxTiO3陶瓷粉體，通過干壓成型和燒結(jié)制備了不同含量氧化釔摻雜的Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷，xmol％Y3+（x=0、0.3）摻雜Ba1-xSrxTi

2、O3（x=0.4、0.35和0.3）陶瓷和1wt%B2O3-xmol%Y3+共摻雜Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷。采用X射線衍射、掃描電鏡、阻抗分析儀等對陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)，表面形貌和介電性能進(jìn)行了表征。研究發(fā)現(xiàn)，在Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷粉體中分別摻入xmol%Y3+和1wt%B2O3-xmol%Y3+，制備的各樣品均為單相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。單摻0.3 mo l%Y3+可促進(jìn)晶粒生長，晶粒尺寸由1μm長大至2-3μm。隨摻雜量

3、繼續(xù)增多對晶粒生長起到抑制作用。單摻1 wt%B2 O3可以促進(jìn)晶粒生長，晶粒尺寸由1μm長大至4-7μm，1wt%B2O3-xmol%Y3+共摻時對晶粒生長的抑制作用相比于Y3+單摻時更加顯著。適當(dāng)提高燒結(jié)溫度可增加材料介電常數(shù)。隨著Y3+摻入量增加，介電常數(shù)先增大后較小，損耗先減小后增大。各樣品介電常數(shù)在100-10MHz頻率范圍內(nèi)隨頻率增加均呈現(xiàn)先緩慢降低后急劇下降的趨勢，介電損耗則表現(xiàn)出先緩緩下降后急劇增加的趨勢。Y3+的摻入對

4、體系居里溫度的影響不明顯。介電常數(shù)越高，對應(yīng)的橫向撓曲電系數(shù)也越大。樣品在1450℃燒結(jié)，Y3+摻雜量為0.3mo l%時樣品相對密度為95.1%，介電常數(shù)達(dá)到最大為17811，損耗最小為0.00869，此時居里溫度為21℃，橫向撓曲電系數(shù)為27.9μC/m。在Ba1-xSrxTiO3（x=0.4、0.35和0.3）中分別摻入 xmol%Y3+（x=0、0.3），發(fā)現(xiàn)各樣品燒結(jié)后的XRD衍射圖均無雜峰，Y3+均與體系形成固溶體。摻雜量相

5、同時隨Ba/Sr比增大晶粒尺寸增加、樣品介電常數(shù)增大。Ba/S r比相同時加入0.3 mo l%Y3+后，氣孔率減小，致密性提高；使得陶瓷介電常數(shù)增大，介電損耗降低。0.3mol%Y3+-BST70陶瓷樣品介電常數(shù)峰值為27811，0.3mol%Y3+-BST65陶瓷樣品介電損耗最小，為0.00869。在100-10MHz頻率范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)介電常數(shù)隨頻率增加而減小，損耗在低頻下表現(xiàn)平穩(wěn)在高頻下急劇增加。0.3mol%Y3+-BST65陶瓷樣