PZT體系鐵電陶瓷材料的摻雜改性研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛(Pb(Zrx，Ti1-x)03，簡稱PZT)陶瓷是反鐵電體PbZrO3和鐵電體PbTiO3的二元固溶體，是典型的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電晶體，在鋯鈦比95/5附近具有鐵電高溫菱方相和低溫菱方相的轉(zhuǎn)變。它具有高的剩余極化強度，快的反應(yīng)速度，高的居里點，并且抗輻射性能也很強，在信息的檢測、轉(zhuǎn)換、處理和儲存等技術(shù)領(lǐng)域占有極其重要的地位，因此受到廣泛關(guān)注。 本文以PZT的B位復(fù)合型介質(zhì)陶瓷材料Pb[Zr0.85(Mn1/3Sb2/

2、3)0.05Ti0.10]O3(簡稱PMS—PZT)和Pb(Zr0.925Fe0.025Nb0.025Ti0.025)O3(簡稱PFN—PZT)為研究對象，采用傳統(tǒng)固相法制備了摻雜Sr2+、MnO2的PMS—PZT鐵電陶瓷和摻雜了CeO2、Dy3+的PFN—PZT的鐵電陶瓷材料。利用摻雜產(chǎn)生不同種類的缺陷，改變原子在平衡位置分布的有序化程度。通過測定材料的介電性能、電導(dǎo)性能、X射線衍射光譜(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紅外光譜及

3、紫外—可見吸收光譜，研究了A、B位摻雜對陶瓷材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，并對其機理進行了初步探討。 通過對材料光譜性能和鐵電性能的測試，探討了摻雜對鈦氧八面體畸變及體電導(dǎo)率的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著元素?fù)诫s量的變化及離子半徑、電負(fù)性的變化，紅外光譜及紫外吸收光譜均呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。摻雜離子的半徑和電負(fù)性的變化也會影響到紫外光譜吸收邊的位置。 此外，通過對XRD的分析，證明了摻雜后的樣品的相結(jié)構(gòu)沒有明顯變化，只是隨著摻雜離子的不同，會

4、出現(xiàn)三方相和四方相共存的現(xiàn)象，而且粒徑會有不同的變化。粒徑的變化與SEM的測試結(jié)果一致。 利用摻雜Sr2+和CeO2制備的PZT95/5鐵電材料在室溫下有較低的介電常數(shù)和介電損耗；摻雜Dy3+的鐵電材料電阻率下降。這在實際應(yīng)用中具有重要意義。另外，本文討論了影響鐵電材料介電性質(zhì)和電導(dǎo)性質(zhì)的因素，為今后制備較低介電損耗、介電常數(shù)以及體電導(dǎo)率的鐵電陶瓷材料提供了參考。并且，本文將鐵電材料的微觀結(jié)構(gòu)與其光學(xué)性質(zhì)結(jié)合起來研究，探討了材料