吴忠庆[1]2003年在《复合钙钛矿型弛豫铁电体介电性质的理论研究》文中认为在本论文中，我们从理论上研究了弛豫铁电体的介电特性。 我们用Monte Carlo方法研究了缺陷导致的无规内场对介电常数的影响，结果显示仅在峰值温度附近时介电常数才明显受到内场的影响。介电常数随内场变化经历了小内场时的几乎不变，然后是随内场线性减小。这样一种变化关系跟介电常数随老化时间的对数关系非常类似。这在一定程<WP=4>度上预示弛豫铁电体的内场是随时间对数线性增加的。在不同温度下，介电常数改变量跟测量频率的曲线特征是不一样的，在低温下曲线是凹的，升高温度，曲线过渡到凸的。这些结果与老化率的实验一致。我们进一步用Monte Carlo方法模拟了弛豫铁电体薄膜的介电特性。如果不包含表面效应，介电常数并不随薄膜厚度变化。因此可以肯定是表面效应导致薄膜的介电常数比体材料低两个数量级。通过增加一个表面层，我们发现随着薄膜变薄，峰值介电常数减小而相应的峰值温度增加。峰值温度以上也能观察到明显的色散现象。这些特点都与薄膜实验相符。通过引进各向同性分布的无规场和近邻隧穿，进一步发展了八势阱有序无序模型，并用它研究了弛豫铁电体的场诱导相变和极化行为。我们发现，铁电相变的类型（一级或二级）不随无规场而变。反向势阱之间的隧穿促进场诱导相变，而近邻势阱之间的隧穿则抑制场诱导相变。当加上一个适当的近邻势阱之间的隧穿频率，外电场下的极化温度行为，包括一个临界电场和相应的非零的相变温度，能很好的与弛豫铁电体的场致相变相符。这表明在弛豫铁电体中近邻隧穿是比较重要的。弥散相变是弛豫铁电体的一个主要特征。我们用八势阱有序无序模型研究了表征弥散度的临界指数随隧穿频率的依赖关系。对于低隧穿频率情形，铁电相变是二级的，体系服从居里－外斯关系。进一步增加频率到一级相变区，临界指数开始偏离1，并随频率增加而增大。显示体系越来越弥散。我们的结果有助于理解一些复合钙钛矿铁电体在一定压强下转变为弛豫铁电体的现象。
李广申, 李克庆[2]2004年在《铅基复合钙钛矿型驰豫铁电体介电理论研究进展》文中指出复合钙钛矿型驰豫铁电体是一类具有重要应用价值的铁电材料 ,有关其介电特性的研究不仅具有重要的理论意义 ,而且具有十分重要的实用价值。本文综述了铅基复合钙钛矿型驰豫铁电体介电理论研究进展
李景雷[3]2013年在《(1-y)BaTiO_3-ySr_xBa_((1-x))Nb_2O_6陶瓷介电性能的研究》文中研究指明随着人们环保意识的增强，无铅电介质材料的开发已经成为各国学者研究的热点，特别是电介质中的铁电体。然而，这些陶瓷材料的性能与传统含铅的电介质材料相比还有很大的差距，所以开发无铅的电介质材料已经成为一项迫切的研究课题。铌酸锶钡和钛酸钡都是具有优异的介电性能和铁电性能，是无铅化研究中很有潜力的材料。但是铌酸锶钡存在着烧结温度高，较难制备出致密性良好、介电性能和铁电性能优越的样品。本文采用采用传统的固相法制备了不同Sr/Ba比的铌酸锶钡陶瓷，选取居里温度在室温附近介电常数最大的Sr_(0.7)Ba_(0.3)Nb_2O_6陶瓷进行微波烧结和传统固相烧结的对比性研究，添加Bi_2O_3改进陶瓷的烧结性能和介电性能，最后采用BaTiO_3对陶瓷进行掺杂研究。首先，系统的研究不同Sr/Ba对铌酸锶钡陶瓷微观结构和性能的影响。结果表明，随着Sr的增加Ba的减少居里温度向低温方向移动，而介电常数除了x=0.5时外，介电常数随着Sr的增加有增大的趋势，特别是当x=0.7时，介电常数最大，最高处达到6000。并且当x≥0.5时，铌酸锶钡陶瓷开始出现弛豫现象，陶瓷的弛豫现象可以使用Volgel–Fulcher公式进行拟合。其次，分别采用传统的固相烧结（CS）和微波烧结（MWS）技术制备了Sr_(0.7)Ba_(0.3)Nb_2O_6(SBN70)陶瓷。XRD结果显示两种制备方法都制备出了单相的SBN70陶瓷。通过扫描电子显微镜（SEM）观察，微波烧结的陶瓷具有更好的致密度和均匀的晶粒尺寸。两种制备方法制备的样品都显示弥散相变现象，采用改进的Curie–Weiss定律进行了拟合。两种样品的弛豫铁电性能都复合Vogel–Fulcher关系式。微波烧结样品的饱和极化值比传统烧结的高，电滞回线比传统烧结的损耗小，矫顽场低。再次，采用传统的固相反应制备了(1-x)Sr_(0.4)Ba_(0.6)Nb_2O_6–xBi_2O_3(0.00≤x≤0.20)陶瓷。陶瓷的微观结构、介电性能和电滞回线分别通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）、AgilentE4980A和改进的Sawyer-Tower电路进行分析研究。XRD结果显示获得的陶瓷是钨青铜矿结构，并在高掺杂浓度时可以探测到第二相的产生。SEM结果显示，适量的Bi_2O_3掺杂可以降低烧结温度并有助晶粒生长。介电性能显示出弥散相变现象，可利用改进的Curie-Weiss定律进行了拟合。此外，陶瓷的弛豫铁电性能遵循Vogel-Fulcher关系式。随着Bi_2O_3掺杂量的增加，陶瓷的单圈电滞回线损耗减小，剩余极化和矫顽场也都逐渐减小。最后，采用传统的固相烧结制备了(1-x)Sr_(0.7)Ba_(0.3)Nb_2O_6–xBaTiO_3(0.00≤x≤0.10)陶瓷。对陶瓷的相结构、微观结构、介电性能和弛豫铁电性能都进行了分析。制备的陶瓷为钨青铜矿结构，并且BaTiO_3添加剂能降低晶粒尺寸和增大陶瓷的气孔率。所有的样品都显示弥散相变，采用改进的Curie–Weiss定律进行了拟合，γ值从1.54到1.88。随着BaTiO_3加入量的增加，转变温度TC逐渐减小并且在x=0.06处获得一个最小值37.53oC。最大的介电常数εmax从66到3309逐渐增大，然后再在x=0.10处降低到1625。此外，弛豫铁电体x=0.8陶瓷能很好的复合Volgel-Fulcher关系式。同时不同温度下弛豫铁电陶瓷的电滞回线显示铁电顺电相变不是一个温度点，而是一个温度区间。
卢祥军[4]2001年在《改性铅基复合钙钛矿型弛豫铁电陶瓷的结构与微波介电性能》文中进行了进一步梳理现代微波通讯技术的发展要求开发出具有高介电常数、低介电损耗和近零谐振频率温度系数的微波介质陶瓷，高介电常数对高频电容器和微波器件的小型化及便携性具有更为重要的意义。 本研究突破了在顺电相介质材料中寻找高介电常数的传统思路，利用复合钙钛矿型弛豫铁电体介电常数高、介电损耗低和介电常数的温度系数可调的特点，通过协调改性和两相复合实现对其介电损耗和温度系数的调整，探索介电常数＞100，低介电损耗和近零温度系数的微波介质材料和高频电容器材料。在此基础上，对弛豫铁电体的改性机理和介电损耗机理进行了理论上的探讨。 采用CaTiO_3对弛豫铁电相的Pb（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）O_3进行改性，研究了其结构变化与介电性能的关系。发现CaTiO_3相有利于Pb（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）O_3钙钛矿结构的形成和稳定，CaTiO_3相加入量约20％时即可获得具有稳定钙钛矿结构的Pb（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）O_3相，并且随CaTiO_3相加入量的增加，其结构从立方相向正交相转变。CaTiO_3相的加入能有效地降低Pb（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）O_3相的介电损耗和介电常数的温度系数。在同一组分点，其微波介电性能随保温时间不同而不同。获得了具有良好微波介电性能的Pb_(0.5)Ca_(0.5)[（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）_(0.5)Ti_(0.5)]O_3陶瓷：ε=198、Qf=2810GHz、τ_f≈+360ppm/℃。 以Pb_(0.5)Ca_(0.5)[（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）_(0.5)Ti_(0.5)]O_3陶瓷为基体，通过A位离子置换可对其介电常数的温度系数进行调整。La~(3+)，Nd~(3+)，Bi~(3+)离子作为施主置换A位离子对其钙钛矿结构的稳定性有一定的影响，基体中形成了焦绿石相，Ca~(2+)离子单独置换Pb~(2+)离子可获得钙钛矿相，但结构是从立方相向正交相逐渐转变；La~(3+)，Nd~(3+)，Ca~(2+)离子能有效降低Pb_(0.5)Ca_(0.5)[（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）_(0.5)Ti_(0.5)]O_3陶瓷的介电常数的温度系数，并且具有较高的介电常数和较低介电损耗，Bi~(3+)离子置换虽提高了基体的介电常数，具有较低的介电常数的温度系数，但却使基体的介电损耗剧增；La~(3+)，Ca~(2+)离子置换对Pb_(0.5)Ca_(0.5)[（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）_(0.5)Ti_(0.5)]O_3陶瓷的氧八面体空间配位有影响，减小了其单位晶胞的体积，形成更为紧凑的结构，Q值与晶胞参数值呈反比关系。获得了具有良好微波介电性能的陶瓷：（Pb_(0.5)Ca_(0.5)）_(0.85)La_(0.1)[（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）_(0.5)Ti_(0.5)]O_3（ε=125，Qf=3150GHz，τ_f=+253ppm/℃）和Pb_(0.3)Ca_(0.7)[（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）_(0.5)Ti_(0.5)]O_3（ε=103，Qf=6560GHz，τ_f=+121ppm/℃）。 Sn~(4+)离子置换B”位Nb~(5+)离子能有效降低Pb_(0.5)Ca_(0.5)[（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）_(0.5)Ti_(0.5)]O_3陶瓷的介电损耗。Sn~(4+)离子置换B位Ti~(4+)离子能显着降低Pb_(0.5)Ca_(0.5)[（Mg_(1/3)Nb_(2/3)）_(0.5)Ti_(0.5)]O_3陶瓷的介电常数的温度系数：N。SC％．5【（MglQNbZI30．5h0．4sflo。1］O3（S－m6，以＝3208 GHZ，Tf－－NS ppw℃）。 采用具有正介电常数的温度系数和钙钛矿结构的LilQNdQTIO3与PhuC％5厂MglONbZ13沁STi“］O3陶瓷两相复合有效地改善其介电常数的温度系数，在加入量为50mol％时可实现近零温度系数，获得了具有较好介电性能的陶瓷：0．5（口l咖＊。D0力门．5＊。＊勿大则gi＊ ＊）。巾。尸03 （＝142，M6＝0＊09，T＝－1．9 pp血’C）。 另外，对Ba离子改性PhanlnNbmp。陶瓷的合成和介电性能也进行了研究。具有球形形状的＊”离子置换N（Zl；。M加）O。中A位孤D离子获得稳定钙钛矿相的理论最小置换量为 10乃 mol％。实验中获得稳定钙钛矿相的最小 Ba置换量约为20mol％。Ba置换N能有效地降低肋anlnNbm）Os陶瓷的介电损耗和介电常数的温度系数（8＝133．5，l6＝0＊009，T。＝吕＊ppm／C）。 对A（B’fi3B”2，3）O3型弛豫钙钛矿结构铁电体的改性机理和介电损耗机理进行了初步探讨，发现A、B位离子置换可以起到移峰和展峰效应（居里峰），比A位N离子小的离子可起到展峰效应，A、B位离子的协同作用可起到移峰效应，有利于获得较好的介电性能；基体序参量和介电损耗与基体自由能的大小相关，自由能变化引起序参量发生变化，基体中B位离子的有序度受到影响；有序度增加降低了基体的自由能，有利于降低介电损耗：不等价离子置换可能引起基体的自由能增加，在自由能增加到达到一定程度时，钙钛矿结构将部分转变为有利于自由能降低的焦绿石相（序参量发生变化）；当焦绿石相含量大到一定程度时，由于基体中存在两相，界面能增加（MPB现象）使得基体的介电损耗随之上升。 尚未解决的问题是：l）A位和B位离子的电价和半径对复合钙钛矿结构特别是氧八面体结构及介电性能的影响（离子键价、键长、键角等）；2）A位离子置换和烧结条件对PMN基陶瓷B位离子有序无序度的影响，微畴的影响（微畴的结构、分布和运动对介电性能的影响）以及介电性能与B位离子有序度、微畴之间
王丽丽, 徐利华, 连芳, 杨增朝, 夏雯[5]2010年在《铅基复合钙钛矿型材料的电子结构和介电性能》文中指出采用CASTEP软件对不同B位取代的Pb(BⅠBⅡ)O3材料的电子结构进行计算,从离子价键、电子态密度等方面研究了铅基复合钙钛矿型材料介电性能差别巨大的原因。结果表明:在较大B位离子撑起晶体结构的前提下,较小B位离子的d轨道和O-2p轨道的相互作用是影响弛豫铁电体介电常数的主要因素;计算结果与文献的实验结果一致。说明介电性质与晶体的电子结构直接相关,为进一步从电子结构出发研究此类材料的介电理论模型提供了参考。
岑侦勇[6]2014年在《A位复合离子取代BNT-BT压电陶瓷的微观结构、电性能和介温稳定性研究》文中指出本文采用固相烧结工艺制备了A位复合离子取代0.95(Bi0.5Na0.5)1-x(Li0.5Nd0.5)xTiO3-0.05BaTiO3(简写为BNTLNx-BT5)无铅压电陶瓷。系统地研究A位复合离子(Li20.5Nd0.5)+取代对0.95Bi0.5Na0.5TiO3-0.05BaTiO3陶瓷的晶体结构、铁电性能和压电、介电特征的影响，并探讨了A位复合改性对介电、压电性能的作用机理。主要创新点和结果如下：研究了A位复合离子(Li0.5Nd+0.5)2取代对BNTLNx-BT5(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.1)陶瓷的显微结构、压电和介电性能的影响。XRD结果表明：在x=0.01~0.03时，BNTLNx-BT5陶瓷存在一个斜方六面体结构与伪立方结构共存的准同型相界（MPB）。SEM结果表明：适量(Li20.5Nd0.5)+复合离子取代促进晶粒增长，在x=0.07时，样品的晶粒尺寸达到最大值（~9μm）。适量的(Li20.5Nd0.5)+离子取代能诱导BNTLNx-BT5陶瓷的介电弥散指数γ的增加。在x=0.07时，BNTLNx-BT5陶瓷拥有最佳的压电常数d33=135pC/N和最高的弥散指数γ=1.90。(Li0.5Nd0.5)2+复合离子取代导致BNTLNx-BT5陶瓷的介电常数εr和介电损耗tanδ逐步增加。研究了极化电场Epol对BNTLNx-BT5陶瓷块状和粉末的晶体结构的影响。极化电场诱导电畴的有序化和诱导“伪宏畴”的形成，导致BNTLNx-BT5体系的块状与粉末都出现了分峰及峰强的变化。研究了极化电场对BNTLN0.01-BT5陶瓷的晶体结构、压电介电性能的影响。当Epol=20kV/cm时，由于大量纳米畴组合成“伪宏畴”，且“伪宏畴”的有序度高，(003)/(021)峰的强度比值大于1，样品的压电常数d33达到饱和（d33=124pC/N）。当Epol≥30kV/cm时，(003)/(021)峰的强度比值略有降低，压电常数d33降低。室温介电常数的频率依赖性Δεr随极化电场Epol的提高而弱化。Epol致使电畴的尺寸增加，导致介电频率依赖性随温度提高而降低。研究了烧结温度(Ts=1070,1100,1130,1160oC)对BNTLN0.03-BT5陶瓷的晶体结构、形貌和压电介电性能的影响。结果表明：当Ts=1070~1110oC时，样品具有斜方六面体结构，而当Ts=1130~1160oC时，样品晶体结构为伪立方结构。在Ts=1130oC时，BNTLN0.03-BT5样品表现出了最佳的压电性能d33=140pC/N，kp=0.30，Qm=218，kt=0.55。随着Ts的提高，样品的介电常数εr和介电损耗tanδ缓慢增加。此外，在25oC≤T≤200oC的温度范围内，样品介电频率依赖性随温度的提高逐渐降低。样品的弥散指数γ随着烧结温度的提高而逐渐增大。研究了退火温度(Ta=25、800、850、900、950、1000oC)对BNTLN0.03-BT5陶瓷的晶体结构、压电和介电特征的影响。在Toa=900C时，极化后的样品具有最大的90o电畴转向率K=69.41%；具有最佳的压电性能d33=148pC/N，kp=0.33；拥有最低的退极化温度Tood1=71C；拥有最高的非遍历态消失温度Th=430C；具有最大的介电弥散程度（γ=1.99）。
张宝林[7]2008年在《铌酸锶钡陶瓷的制备与介电性能的研究》文中研究指明本课题主要在一个较宽的组成范围(X=0.3～0.9)内研究铌酸锶钡陶瓷的固相合成工艺,确定达到最佳性能的条件,探索制备工艺﹑微观结构和介电性能之间的关系,讨论该体系材料的弛豫特性和相变特征,为这一钨青铜结构无铅压电陶瓷的广泛应用提供必要的研究基础。试验中采用传统的固相合成法,合成了钨青铜结构陶瓷(Sr_(1-x)Ba_x)Nb_2O_6 (简写为SBN,X=0.3～0.9)。本文系统介绍了电子功能陶瓷的制备工艺流程,结合对SBN陶瓷的微观结构的SEM分析,探讨了预烧温度、烧结温度以及Ba含量对陶瓷介电性能的影响,分析了SBN陶瓷介电常数﹑温度特性﹑损耗的频率特性等性能。铌酸锶钡是典型的弛豫型铁电体,随着Ba含量的提高,介电常数峰值对应的温度逐渐向高温方向移动。SBN陶瓷在高于居里温度的温区的介电响应很好的符合了居里—外斯定律。
周超[8]2016年在《钛酸铋钠基弛豫铁电体的制备与研究》文中进行了进一步梳理钛酸铋钠(简称BNT)是一种重要的钙钛矿型A位离子复合取代铁电体,室温下具有叁方结构和优异的铁电性能(剩余极化强度为38μC/cm2,矫顽场为7.9kv/mm)。但是BNT基弛豫铁电体在很多地方还存在较大争议,如退极化温度附近出现介电异常峰和电滞回线变形现象,升温过程中是否发生铁电-反铁电相变等。研究和解释这些基础问题是充分利用BNT基弛豫铁电体的前提,因此研究BNT基材料的结构和弛豫性能显得尤为重要。本文以固相法制备了BNT基弛豫铁电体,系统地研究了BNT基弛豫铁电体的结构,形貌,介电性能,弛豫性能,铁电性能和场致应变性能,并结合德文希尔热力学理论对BNT基弛豫铁电体的介电温谱和电滞回线进行理论拟合,探究BNT基弛豫铁电体的相变规律。(1)制备了ST掺杂的BNT弛豫铁电体(简称BNT-xST),低温异常峰Tf附近介温曲线有强烈的弥散性,而高温介电异常峰Tm处弥散性消失。随着ST含量增加，Tf和Tm均往低温方向移动。当x=0.30时,样品具有良好的中温平稳性(1kHz下,80～220℃温度范围内,电容变化率TCC<5%,损耗tanδ＜0.02)。(2)在ST含量0.4<x<0.6范围内,均能得到单一的立方钙钛矿结构。所有样品均具有良好的弛豫性,当ST的含量为x=0.45时,样品表现出优异的弛豫性、介电性能和电致伸缩性能：弥散系数γ=1.82；室温1kHz下,相对介电常数ε=3800，介电损耗tanδ=0.01;偏压电场4kv/mm下场致应变最大值为0.3%,Smax/Emax=754ppm/v。(3)从德文希尔经典热力学理论出发,推导出一阶/二阶和和弛豫铁电体的介电温谱和电滞回线,调整参数拟合实验结果,分析了BNT基弛豫铁电体的相变规律。结果表明,介电温谱和电滞回线和理论曲线吻合度高,猜想高温四方相具有弛豫性,BNT基弛豫铁电体电滞回线变形是由于一阶铁电相变以及叁方和四方相相互作用的结果。(4)分别以0.7BNT-0.3ST和0.5BNT-0.5ST为基质,掺杂Er2O3和Nb2O5,改善其温度平稳性。实验表明：适量稀土Er2O3掺杂0.7BNT-0.3ST可以拓宽其中温平稳性范围,当Er2O3掺杂量为0.75mo1%时样品具有最宽的中温平稳性范围50～230℃(ε2412±61),损耗tanδ≤0.02 (70-295℃)。Nb2P5掺杂0.5BNT-0.5ST可以降低其居里温度,具有明显的压峰效应,当Nb2O5的掺杂量为8mo1%时,样品具有最佳的介温平稳性，ε25℃=1530,tanδ=0.015,在-55～125℃范围内，TCC<15%，满足EIA二类陶瓷X7R标准。
胡长征[9]2010年在《新型无铅铌、钽酸盐陶瓷的制备与介电、铁电特性研究》文中认为为了在铌酸盐、钽酸盐中发掘新型功能材料,本论文根据钨青铜的结构特征以及A、B位阳离子的特性(半径、电价、电负性),采用高纯粉末,通过固相反应法合成并制备了系列充满型和非充满型钨青铜结构新化合物及陶瓷体,系统研究了其组成、结构与介电和电导特性,并分析了材料的组成、结构与性能的变化规律。本论文包含的工作如下：合成并制备了系列充满型钨青铜结构化合物Sr5RETi3M7O30和Sr4RE2Ti4M6O30(RE=Pr,Eu;M=Nb,Ta)及陶瓷体。室温时,Sr4Pr2Ti4Ta6O30为顺电相,Sr5PrTi3Nb7O30和Sr4Eu2Ti4Ta6O30为弛豫型铁电体,而其余陶瓷则为弥散型铁电体。含Pr化合物比相应含Eu化合物的转变温度低。Sr5PrTi3Nb7O30和Sr4Pr2Ti4Nb6O30按1：4和1：8的比例混合时,能够得到温度稳定型较好的固溶体,可以用来制备满足X7R标准的陶瓷电容器。合成并制备了充满型钨青铜结构化合物K3A2RENb10O30 (A=Ba,Sr;RE=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)及陶瓷体。样品的密度和铁电相转变温度及弛豫特性与稀土原子半径有关,随着稀土原子半径的减小,前两者随之增大,而后者则随化合物A位离子半径的差值的增大而逐渐消失。K3Ba2LaNb10O30, K3Sr2LaNb10O30和K3Sr2PrNb10O30为弛豫型铁电体,而其它陶瓷是一种扩散型相变。室温时K3Sr2LaNb10O30和K3Sr2PrNb10O30为顺电相,其它化合物均为铁电相,其中K3Ba2PrNb10O30的剩余极化强度最大,2Pr达到9.56μC/cm2。在400℃以上出现的介电常数的突变,主要是由于高温时氧空位的存在导致电导增加而使介电常数和介电损耗迅速增大。各化合物的弥散系数都在1-2之间,但居里常数C都在105以上,表明该系列化合物都是位移型相变。按照Vogel-Fulcher公式拟合,表明K3Sr2LaNb10O30和K3Sr2PrNb10O30的弛豫行为是一种自旋玻璃型,冻结过程由极化束跳跃机制和极化束相互作用控制。氧空位热激活产生导电电子,这些电子和偏离氧八面体中心的Nb阳离子偶极子的相互作用,导致出现高介电弛豫现象。在K3Sr2RENb10O30(RE=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)中,所有的陶瓷的阻抗特性大致相似,阻抗弛豫激活能都接近氧空位移动所需的激活能(-1eV),证实观察到的电导都是由氧空位的移动引起的。合成并制备了系列非充满型钨青铜结构化合物KBa3RENb10O30 (RE=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)及陶瓷体。KBa3GdNb10O30为典型铁电体,其余陶瓷体均为弛豫型铁电体。随着稀土原子序数的增大,转变温度逐渐增大。前叁者室温时为顺电相,后叁者具有室温铁电性,其中KBa3GdNb10O30的剩余极化强度最大,2Pr达到8.2μC/cm2。按照Vogel-Fulcher公式拟合,KBa3LaNb10O30, KBa3PrNb10O30和KBa3NdNb10O30的激活能为0.148 eV,0.129 eV,0.16 eV。表明叁者的弛豫行为是一种自旋玻璃型,冻结过程由极化束跳跃机制和极化束相互作用控制。KBa3LaNb10O30, KBa3PrNb10O30和KBa3NdNb10O30陶瓷的阻抗特性大致相似,利用Arrhenius关系式进行拟合,激活能都接近氧空位移动所需的激活能(-1eV),表明观察到的电导都是由氧空位的移动引起的。合成并制备了系列非充满型钨青铜结构化合物Ba4RETiNb9O30 (RE=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)及相应致密陶瓷体。前四者为弛豫型铁电体,而后两者是扩散型相变。随着稀土原子半径的减小,转变温度逐渐增大。计算出的居里常数都大于105,说明该系列陶瓷是一种位移型相变。每个化合物都具有弱的铁电性,其中Ba4GdTiNb9O30的剩余极化强度最大,2Pr达到5.12μC/cm2。由于原子数与A1、A2的晶体位置数不对应,从而形成无序结构,导致损耗随频率的增加而增加。陶瓷的弛豫行为符合玻璃旋转模型,冻结过程由极化束跳跃机制和极化束相互作用控制。Ba4LaTiNb9O30,Ba4PrTiNb9O30,Ba4NdTiNb9O30, Ba4SmTiNb9O30的激活能分别为0.174、0.096、0.074和0.12eV,接近0.1eV,因此,观察到的介电弛豫现象是由于偏离中心的Nb离子重新取向排列和导电电子共同作用的结果。冻结温度随着离子半径的减小而增大,分别为62K、243K、276K和304K。在Ba4PrTiNb9O30、Ba4SmTiNb9O30和Ba4GdTiNb9O30陶瓷中,阻抗特性大致相似,并满足Arrhenius关系式,激活能都接近氧空位移动所需的激活能(-1eV),证实观察到的电导都来自氧空位的移动。
张志聪[10]2016年在《铌酸锶钡陶瓷的制备及其电卡效应》文中指出电卡效应因为其制冷的技术成本低、能源转换率高以及环保等优势而备受关注。SrxBa1-xNb2O6陶瓷是非充满型钨青铜结构的典型代表,因为具有优异的铁电、压电、热释电以及非线性光学性能,是制备电卡效应的优选材料。本文研究了SrxBa1-xNb2O6陶瓷的成分、晶体结构、微结构与介电和铁电性能间的关系,探讨影响该体系材料的介电击穿场强以及电卡效应的因素,寻求提高无铅陶瓷电卡效应的方法。采取放电等离子烧结法(以下简写成SPS)制备出了晶粒小且致密度高的SrxBa1-xNb2O6(简称SBN) (x=0.4,0.5,0.6)陶瓷,通过扫描电子显微镜以及介电温谱和铁电性能的对比分析,可知SPS样品的晶粒尺寸比传统固相烧结法(以下简写成CS)的小；随着晶粒尺寸的减小,介电常数减小。通过测量SPS和CS两种烧结方法制备的SBN40、SBN50和SBN60陶瓷在不同温度下的极化值,可知不同的烧结方法会影响陶瓷的铁电性能,从而影响其电卡效应。SPS制备的SBN40、SBN50以及SBN60陶瓷的晶粒尺寸小,致密度比CS试样的高,介电击穿场强可以达到80kV/cm,比起CS的试样高出将近一倍。在105℃及电场变化ΔE=80kV/cm时,其AT值为0.51℃。ΔS为0.57J/(kg.K),比CS制备的试样提高了0.1℃。采用化学共沉淀法合成SBN陶瓷粉末,研究合成条件沉淀剂的滴加方式、pH值、煅烧温度及煅烧时间对产物的影响规律,本文以硝酸锶和乙酸钡以及草酸铌作为前驱体,以碳酸铵作为沉淀剂。在pH=10.5,煅烧温度为700-C,合成SBN40陶瓷粉末,在pH=11,煅烧温度为800℃合成SBN50陶瓷粉末,提高钡前驱体的计量比分别至1.15和1.30,才能在pH=11,800℃得到单相的SBN60和SBN75陶瓷粉末。该方法与现有文献采用HF溶解Nb205的方法相比,制备过程简单,避开了环境污染严重的HF。共沉淀法制备的SBN陶瓷粉末晶粒尺寸约为100nm左右,CS制备的SBN陶瓷粉末晶粒尺寸约为2μm,小了20倍左右。共沉淀法合成的前驱体粉末经过SPS烧结而成的陶瓷试样的晶体颗粒尺寸对比CS前驱体粉末制备的陶瓷样品小。相比CS制备的陶瓷试样,介电常数降低。该晶体颗粒尺寸小且致密度高,其介电击穿场强。是CS的3.8倍。因此具有较高的电卡效应。
参考文献：
[1]. 复合钙钛矿型弛豫铁电体介电性质的理论研究[D]. 吴忠庆. 清华大学. 2003
[2]. 铅基复合钙钛矿型驰豫铁电体介电理论研究进展[J]. 李广申, 李克庆. 中国陶瓷工业. 2004
[3]. (1-y)BaTiO_3-ySr_xBa_((1-x))Nb_2O_6陶瓷介电性能的研究[D]. 李景雷. 陕西科技大学. 2013
[4]. 改性铅基复合钙钛矿型弛豫铁电陶瓷的结构与微波介电性能[D]. 卢祥军. 浙江大学. 2001
[5]. 铅基复合钙钛矿型材料的电子结构和介电性能[J]. 王丽丽, 徐利华, 连芳, 杨增朝, 夏雯. 硅酸盐通报. 2010
[6]. A位复合离子取代BNT-BT压电陶瓷的微观结构、电性能和介温稳定性研究[D]. 岑侦勇. 桂林电子科技大学. 2014
[7]. 铌酸锶钡陶瓷的制备与介电性能的研究[D]. 张宝林. 天津大学. 2008
[8]. 钛酸铋钠基弛豫铁电体的制备与研究[D]. 周超. 湖北大学. 2016
[9]. 新型无铅铌、钽酸盐陶瓷的制备与介电、铁电特性研究[D]. 胡长征. 武汉理工大学. 2010
[10]. 铌酸锶钡陶瓷的制备及其电卡效应[D]. 张志聪. 浙江大学. 2016
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