鈦酸鋇基鐵電陶瓷的介電特性和高溫介電弛豫研究.pdf

1、鈦酸鋇(BaTiO3)是眾多鈣鈦礦型(ABO3型)鐵電材料的其中一種，其相變居里溫度在393 K?；谄鋬?yōu)異的介電性能、鐵電性能，鈦酸鋇不僅被廣泛地應(yīng)用在許多生產(chǎn)領(lǐng)域，同時也一直是鐵電材料研究的熱點。所周知，通過對基質(zhì)材料摻雜或者與其他材料不同比例混合形成固溶體，能夠有效地、可控地改善材料的性能。本文采用傳統(tǒng)的高溫固相法制備了以鈦酸鋇為基質(zhì)材料的一系列鈦酸鋇基陶瓷樣品。
　　對于在鈦酸鋇A位摻入Sr元素得到BaxSr1-xTiO3

2、(BST)陶瓷，我們對它的鐵電、介電和高溫介電弛豫進行了系統(tǒng)的研究。XRD結(jié)果表明所制備的BST陶瓷樣品具有典型的四方結(jié)構(gòu)，并且在室溫條件下都能測試出良好的鐵電電滯回線循環(huán)。在介電研究中，BST陶瓷出現(xiàn)了一個尖銳的鐵電相到順電相的相變峰，且其居里溫度隨著鋇含量的增加而逐漸升高。隨著溫度的升高，在573-823 K的高溫區(qū)域出現(xiàn)了高溫介電弛豫現(xiàn)象。通過阻抗測試與分析，可以計算得到的弛豫活化能和電導(dǎo)活化能都接近于1 eV，這表明了BST陶瓷

3、的高溫介電弛豫現(xiàn)象和氧空位導(dǎo)致的離子的短程跳躍有關(guān)聯(lián)。在對樣品進行通氧處理后，進一步驗證了BST陶瓷的高溫介電弛豫現(xiàn)象的誘發(fā)原因就是氧空位。此外，BST陶瓷的漏電流的測試結(jié)果表明這組樣品的漏電流和氧空位以及最大的顆粒尺寸的共同作用有著一定關(guān)系。
　　當用等量Bi和Na元素對鈦酸鋇進行A位取代，得到(Bi0.5Na0.5)1-xBaxTiO3(BNBT)陶瓷。在相變溫度區(qū)域，BNBT陶瓷出現(xiàn)了一個彌散相變峰。由居里-外斯定律的計算結(jié)

4、果表明，BNBT陶瓷的彌散相變的彌散程度隨著鋇含量的減少而越發(fā)明顯。而在高溫區(qū)域，BNBT表現(xiàn)出了負溫度系數(shù)電阻行為和出現(xiàn)了介電弛豫現(xiàn)象，Arrhenius公式擬合結(jié)果表明，其弛豫現(xiàn)象跟氧空位有關(guān)。此外，BNBT陶瓷的漏電流的大小隨著鋇含量的增加而減小。
　　用Bi元素作為摻雜元素添加到(Ba0.8Sr0.2)TiO3,得到(Ba0.8Sr0.2)1-1.5xBixTiO3(BSBT)固溶體。BSBT的掃描電鏡測試結(jié)果出現(xiàn)了樣品的