金屬氧化物協(xié)同摻雜對鈦酸鋇陶瓷鐵電性能的影響.pdf

1、隨著科技快速發(fā)展，各種電子器件的微型化、集成化和智能化成為人們關(guān)注和研究的熱點以及難點。對于廣泛應(yīng)用于多層陶瓷電容器的鈦酸鋇陶瓷，可通過減小極板間距和增大介電常數(shù)提高電容量。目前，器件厚度的降低達(dá)到了一定的瓶頸，所以制備高介電性能材料勢在必行。摻雜作為常用的有效改性方法一直廣受人們關(guān)注，尤其是不等價協(xié)同摻雜不僅能產(chǎn)生電價補(bǔ)償而且可以提高摻雜物的固溶度。
　　 本文采用傳統(tǒng)固相法制備了不同金屬氧化物摻雜的BaTiO3陶瓷。通過X射

2、線衍射儀(XRD)、電子掃描顯微鏡(SEM)、介電測試儀和鐵電測試儀測試手段表征了陶瓷樣品的相組成、微觀形貌、介電性能和鐵電性能。研究了不同摻雜物、摻雜比例和摻雜濃度對BaTiO3陶瓷性能的影響。旨在制備出高介電常數(shù)、低損耗的BaTiO3基陶瓷，探討摻雜改性機(jī)理和理論模型建立。
　　 (1)Cr2Ti3O9單摻的BaTiO3陶瓷出現(xiàn)了類似于束腰四方相鐵電體電滯回線的雙電滯回線。這是由于Cr2Ti3O9摻雜使BaTiO3出現(xiàn)相變和

3、晶胞收縮，導(dǎo)致晶胞中氧八面體位移引起局部隨機(jī)應(yīng)變阻礙了BaTiO3的長程-有序極化。隨著測試溫度升高，晶胞中長程-有序極化在熱激活能作用下逐漸明顯，這種雙電滯回線也逐漸消失。
　　 (2)Cr2Ti3O9和Bi2O3協(xié)同摻雜BaTiO3陶瓷時，隨著摻雜比例Bi/Cr值增大介電常數(shù)先增大后減小。當(dāng)兩者摻雜濃度均為1.0mol％時，由于不等價摻雜的電價補(bǔ)償作用，制得介電常數(shù)為7311，介電損耗為0.02的高介電性能陶瓷樣品。

4、　　 (3)Cr2Ti3O9和Bi2O3等比例協(xié)同摻雜時，摻雜濃度低于1.0mol％的樣品均為純相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，繼續(xù)增大則出現(xiàn)第二相BaCrO3。同時，介電常數(shù)相變峰出現(xiàn)展寬現(xiàn)象。非鐵電性BaCrO3的隔離和緩沖作用以及Cr離子變價引起的多余帶電缺陷是樣品出現(xiàn)相變擴(kuò)散的原因。
　　 (4)Cr2O3和Bi2O3等比例協(xié)同摻雜BaTiO3陶瓷時，隨著摻雜濃度增大居里溫度向低溫方向移動。但是，介電常數(shù)存在鐵電-順電相變擴(kuò)散，電滯回線

5、中剩余極化強(qiáng)度也由于介電常數(shù)隨溫度變化曲線寬化而增大。
　　 (5)(Ba0.94Bi0.06)(Ti0.94Cr0.06)O3陶瓷樣品存在相變擴(kuò)散和頻率色散現(xiàn)象。通過計算表征相變擴(kuò)散和頻率色散的參數(shù)(△Tm，γ，△Trelax和△Tdif)以及測得高于Tm電滯回線都證明了樣品具有典型的鐵電弛豫行為。相變隨頻率變化不符合Vogel-Fulcher方程而符合Arrhenius方程，擬合得到相變激活能為0.0155eV。引起該鐵電弛