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BZN陶瓷介电性能研究

李在映  
【摘要】: Bi2O3-ZnO-Nb2O5系介质陶瓷烧结温度低,介电常数高,损耗低,介电常数温度系数接近于零等优良特点,在低温共烧陶瓷、多层陶瓷电容器、微波滤波器及微波电路等领域有着广泛的应用前景。本文采用固相反应法制备Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7基陶瓷,研究A位、A、B位离子同时替代对β-BZN陶瓷烧结温度、相结构及介电性能的影响,尤其是对介电弛豫现象的影响。对弛豫现象的研究有利于理解介质陶瓷材料结构、组分与性能的关系,也对改进材料体系高频介电性能起到重要作用。 A位替代是用Na+ (RNa=0.118nm)和Li+ (RLi=0.092nm)分别对A位的Bi3+ (RBi=0.117 nm)进行替代。掺杂Na的样品在900℃以下获得了致密度较好的样品,且样品晶粒分布均匀。当Na离子替代量大于0.25时候,BZN样品中出现了立方相,而Li离子替代量大于0.1时候,出现了杂相。在-30℃到130℃的温度范围内,掺杂后的样品出现了介电弛豫现象,Na离子替代样品弛豫过程中的激活能为0.4 eV左右,而Li离子替代样品为0.3eV左右。用缺陷偶极子和晶格畸变对Na-Ni掺杂Bi2(Zn1/3Nb2/3)2O7的介电弛豫现象作出简要解释。 AB位离子共同替代对单斜相BZN的影响研究是选用Na离子定量替代A位Bi离子,选用Sn、Ti、Zr、Ni四种离子对B位的Nb离子不等量替代。离子替代后样品的介电常数均有所提高。在在-30℃到130℃的温度范围内,掺杂后的样品均出现了介电弛豫现象。弛豫峰有较宽温度范围,并表现出弛豫现象的不对称性,这是由于偶极子对之间存在相互影响。在Ni离子替代的样品中,当Ni离子含量替代量的增加到0.2,介电温谱出现双弛豫峰,随替代量增加,弛豫峰向高温方向移动,两峰之间的温度距离增加,弛豫激活能也增加了。


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