鈦酸鍶鋇熱釋電陶瓷的制備工藝及其熱釋電性能研究.pdf

1、鈦酸鍶鋇[(Ba,Sr)TiO3,BST]鐵電固溶體因其具有優(yōu)良的介電性能、良好的可調(diào)率以及高的熱釋電系數(shù),和居里溫度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),而被認(rèn)為是極有發(fā)展前景的材料之一,被廣泛用于制作鐵電存儲(chǔ)器、相移器、高頻電容器以及非制冷紅外探測器等器件。
　　 本文采用傳統(tǒng)的固相燒結(jié)工藝制備了純的和摻雜的Ba0.8Sr0.2TiO3陶瓷,研究了制備工藝對(duì)BST陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的影響,結(jié)果表明:制備BST陶瓷的最佳預(yù)燒和燒結(jié)溫度分別為1000℃和13

2、10℃;預(yù)燒升溫速率對(duì)BST陶瓷的熱釋電性能影響明顯,而燒結(jié)升溫速率對(duì)陶瓷的熱釋電系數(shù)的影響不大;陶瓷成型壓力對(duì)BST陶瓷的熱釋電性能也有顯著影響。在1000℃預(yù)燒2h,1310℃燒結(jié)1h制備的BST陶瓷的SEM結(jié)果顯示陶瓷結(jié)構(gòu)致密,氣孔率較低;在室溫下測得相對(duì)介電常數(shù)為1751,介電損耗為0.0071;熱釋電系數(shù)達(dá)到4899gμC·m-2·K-1,相應(yīng)的熱釋電探測率優(yōu)值為1.46×10-4m3/2·j-1·-1/2。應(yīng)用優(yōu)化的陶瓷制備

3、工藝,研究了Mn和Nb摻雜對(duì)BST陶瓷結(jié)構(gòu)與電性能的影響規(guī)律,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,適量的Mn和Nb摻雜均能改善BST。陶瓷的微結(jié)構(gòu),提高熱釋電系數(shù)。當(dāng)Mn摻雜量為0.3wt％時(shí),室溫下100kHz下測得BST陶瓷的相對(duì)介電常數(shù)為1199,介電損耗為0.0052。熱釋電系數(shù)為5982gμC·m-2·K-1,相應(yīng)的熱釋電探測率優(yōu)值達(dá)到2.51×10-4m3/2·J-1·F-1/2。而當(dāng)Nb2O5摻雜量為0.3wt％時(shí),BST陶瓷的相對(duì)介電常數(shù)減小