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Ba(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3基陶瓷介电性能研究

王久石  
【摘要】:钛酸钡(BaTiO_3)陶瓷具有典型的钙钛矿型(ABO_3)结构,其具有较高的介电常数、优良的铁电、压电、耐电压和绝缘性能,是制备高介电陶瓷电容器的主要原料。BaTiO_3基弛豫铁电陶瓷具有较高的介电常数、适当的相变温度及易弛豫化等特性,不仅成为制备多层陶瓷电容器的重主要材料,而且是研究弛豫铁电体理论的重要材料。因此,弛豫型BaTiO_3基陶瓷研究成为研究的热点与重点。 本文以Ba (Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷为基体,采用固相反应法制备出Ba (Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3基陶瓷,从离子价态和半径角度出发,研究了掺杂离子对Ba (Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3基陶瓷结构、介电性能及铁电性能的影响。研究的主要内容如下: 1.研究了Bi_2O_3掺杂对Ba (Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷结构和介电性能的影响,3%mol的Bi~(3+)能够完全溶入Ba (Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷晶格中。掺杂Bi_2O_3的Ba(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷从弥散型铁电体过渡到弛豫型铁电体。随后以Ba0.98Bi0.02(Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3基陶瓷为基体,选用半径与(Ti~(4+),Zr~(4+))相差不多的Cu~(2+)、Co~(3+)、Sn~(4+)、V~(5+)、Mo~(6+)分别在B位进行掺杂,结论如下:掺杂后陶瓷晶粒均在一定程度得到细化,当掺杂离子的价态低于4价时,当由价态差异和缺陷引发的局域无规场相对强的时候,介电弛豫行为易被观察到,而在局域无规场很弱的情况下,介电弛豫行为不易被观察到;当掺杂离子的价态等于4价时,对介电性能影响不大;当掺杂离子的价态高于4价时,介电弛豫程度略有降低。 2.研究了Mo–Mn、Mo–Cu共掺对Ba (Ti_(0.9)Zr_(0.1))O_3陶瓷结构和介电性能的影响,结论如下:掺杂后陶瓷晶粒均得到细化,所有陶瓷样品均表现出弥散相变铁电体的特征,无明显弛豫现象。Mo–Mn共掺大幅降低了介电损耗,Mo–Mn和Mo–Cu共掺都发现了“束腰型”电滞回线。


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