非線(xiàn)性可調(diào)錫鈦酸鋇鈣陶瓷的介電性能和鐵電相變.pdf

1、電場(chǎng)可調(diào)介電材料因?yàn)樵陔娍烧{(diào)振蕩器、電可調(diào)濾波器以及移相器等電子元件中的重要應(yīng)用而得到廣泛的關(guān)注和研究。電場(chǎng)可調(diào)介電材料需要有盡可能高的介電常數(shù)電場(chǎng)可調(diào)度(=[ε(0)-ε(E)]/ε(0))，同時(shí)還要有盡可能低的介電損耗。目前有關(guān)研究主要集中于SrTiO3、(Ba,Sr)TiO3、Ba(Zr,Ti)O3等鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料。為了尋求電場(chǎng)可調(diào)介電新材料，本論文的主要工作即是以BaTiO3陶瓷為基體進(jìn)行A位和B位同時(shí)等價(jià)置換改性：在鈣Ca元素

2、置換A位的鋇(Ba)離子的同時(shí)以錫Sn元素置換B位的鈦(Ti)離子。通過(guò)低損耗的順電相CaTiO3固溶和Sn4+移峰作用來(lái)調(diào)整其結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到室溫前后較大的溫度區(qū)間內(nèi)具有較高的可調(diào)度。 (Ba1-xCax)(Ti1-ySny)O3(x=0.05，0.1，y=0.05、0.10、0.15和0.20)陶瓷均為立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。當(dāng)x=0.05、0.01時(shí)，隨著Sn含量(y)的增加，介電常數(shù)和介電損耗的峰值都向低溫移動(dòng)，基本滿(mǎn)足一個(gè)線(xiàn)性遞

3、減的關(guān)系。對(duì)于(Ba0.95Ca0.05)(Ti1-ySny)O3和(Ba0.95Ca0.05)(Ti1-ySny)O3來(lái)說(shuō)，隨著Sn含量的增加，在各個(gè)成分的居里溫度處的εm值都先增大再減小。Ca的加入BaTiO3材料的居里溫度改變不明顯。少量的Ca的引入還會(huì)提高室溫附近的介電常數(shù)，降低介電損耗。Ca元素與Sn元素的協(xié)同置換產(chǎn)生的非線(xiàn)性規(guī)律，使得(Ba1-xCax)(Ti1-ySny)O3各個(gè)成分的居里峰更移向室溫附近。 (Ba

4、0.95Ca0.05)(Ti1-ySny)陶瓷有著顯著的非線(xiàn)性介電行為。當(dāng)y=0.15時(shí)，在較小的直流偏壓下(2.0kV/cm)，10kHz下的電場(chǎng)可調(diào)度最大可達(dá)到35.4％。室溫下也可達(dá)到24.1％，并且在接近室溫的很大范圍內(nèi)保持在20％以上。當(dāng)測(cè)試的頻率為100kHZ和1MHz時(shí)，介電可調(diào)度達(dá)到很大值，室溫下在40％-50％間。而且，隨著電場(chǎng)變化介電可調(diào)度保持相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定，在電場(chǎng)可調(diào)元件中具有很大的潛在實(shí)用價(jià)值。通過(guò)調(diào)整Ca的含量對(duì)錫

5、鈦酸鋇鈣陶瓷進(jìn)行改性，使得各個(gè)成分的居里峰更移向室溫附近。根據(jù)Devonshire唯象理論和已得出的研究結(jié)果可以預(yù)測(cè)，(Ba0.9Ca0.1)(Ti1-ySny)O3(y=0.05、0.10、0.15和0.20)陶瓷在室溫附近將會(huì)取得更高的介電可調(diào)度。 Sn的置換使得基體BaTiO3材料從正常鐵電體變化為弛豫鐵電體，并且弛豫特性隨Sn元素含量的增大而愈發(fā)強(qiáng)烈。當(dāng)Sn含量相同時(shí)，隨著Ca含量的增多，相變的彌散程度也會(huì)增強(qiáng)了很多，具