BaTiO-,3-基介質(zhì)陶瓷介電性能研究.pdf

1、通過不同離子對BaTiO<,3>的摻雜改性使BaTiO<,3>基陶瓷成為主要的電介質(zhì)材料之一，但是電子工業(yè)的快速發(fā)展對材料提出新的要求，如何獲得介電性能更好材料一直是BaTiO<,3>陶瓷研究的熱點。 雖然BaTiO<,3>的摻雜改性的規(guī)律不斷被報道，但是BaTiO<,3>的摻雜改性的機理尚不成熟，為了進一步開發(fā)性能良好的BaTiO<,3>基介質(zhì)陶瓷，本論文從施、受主共摻雜的角度對BaTiO<,3>進行摻雜改性。分別以受主雜質(zhì)M

2、n<'2+>結(jié)合A位離子La<'3+>、Bi<'3+>和B位離子Nb<'5+>、Zr<'4+>、Sn<'4+>組合摻雜，以受主雜質(zhì)Co<'3+>結(jié)合A位離子La<'3+>、Bi<'3+>和B位離子Nb<'5+>、Zr<'4+>、Sn<'4+>組合摻雜和以Cu結(jié)合A位離子La<'3+>、Bi<'3+>和B位離子Nb<'5+>、Zr<'4+>、Sn<'4+>組合摻雜進行對比，通過介電溫譜、介電頻譜、介電損耗譜、電滯回線和壓電系數(shù)的測量來研究

3、施、受主共摻雜對BaTiO<,3>介電性能的影響。 測試結(jié)果進行綜合性能分析表明：(1)BaTiO<,3>陶瓷介電常數(shù)與配方中施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比有關(guān)，當(dāng)施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比較大時，ε-T曲線趨于平緩，BaTiO<,3>陶瓷呈現(xiàn)弛豫鐵電體的性質(zhì)；當(dāng)施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比較小時，ε-T曲線出現(xiàn)較尖銳的居里峰，BaTiO<,3>陶瓷呈現(xiàn)普通鐵電體的性質(zhì)。摻雜使BaTiO<,3>陶瓷存在無規(guī)電場和應(yīng)力場的假定能較好解析這一現(xiàn)象。(

4、2)在室溫下，BaTiO<,3>陶瓷電滯回線與配方中施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比有關(guān)。當(dāng)施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比較大時，電滯回線的斜率較小。當(dāng)施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比較小時，電滯回線的斜率較大。這點與所測介電常數(shù)表現(xiàn)出的特性相符。 (3)在室溫下，BaTiO<,3>陶瓷壓電系數(shù)與試樣鐵電性能有關(guān)：PI大的試樣，d<,33>相對較大。由于當(dāng)施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比較大時，BaTiO<,3>陶瓷的Pr大，所以d<,33>相對較大；當(dāng)施主雜質(zhì)與受

5、主雜質(zhì)的比較小時，BaTiO<,3>陶瓷的Pr小，所以d<,33>相對較小。(4)適量的MnCO<,3>或Co<,2>O<,3>不僅可以提高BaTiO<,3>陶瓷的絕緣性能，而且可以降低介電損耗。在室溫下BaTiO<,3>陶瓷介電損耗與配方中施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比有關(guān)。當(dāng)施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比較大時，介電損耗隨頻率的增加而增大，電導(dǎo)率相對較小。當(dāng)施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)的比較小時，tg δ-f曲線表現(xiàn)為電導(dǎo)損耗特征，電導(dǎo)率相對較大。以晶界中變