BaO-Ln-,2-O-,3--Fe-,2-O-,3--Nb-,2-O-,5--Ta-,2-O-,5-系列鎢青銅陶瓷的結構與介電性能研究.pdf

1、鎢青銅結構復合氧化物是一類十分重要的介電材料，該材料體系被證明具有良好的組成、結構和功能特征。由于具有優(yōu)異的鐵電、壓電、熱釋電、非線性光學等性能，而廣泛應用于聲表面波濾波器和諧振器、光波導、光調制器、紅外探測器等電子元器件。
　　 本文通過氧八面體內、外陽離子的組合設計，在BaO-(La，Pr，Eu)2O3-Fe2O3-(Nb，Ta)2O5系統(tǒng)中進行了Ba6-pLnpFe1+p/2Nb9-p/2O30(Ln=Pr，Eu； p=1

2、,1.5，2)系列鈮酸鹽陶瓷和Ba4Ln2Fe2Ta8O30(Ln=La，Pr，Eu)鉭酸鹽陶瓷的制備，通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、鐵電測試及介電表征等測試手段研究了鈮、鉭酸鹽的晶體結構、相變特性與介電性能以及三者之間的關系。在BaO-(Pr，Eu)2O3-Fe2O3-Nb2O5系統(tǒng)中設計合成了結構通式為Ba6-pLnpFe1+p/2Nb9-p/2O30(Ln=Pr，Eu； p=1,1.5，2)的六種鈮酸鹽化合物，所得

3、樣品均為四方鎢青銅結構單相結構，具有良好的燒結性。室溫下兩個含Eu鈮酸鹽Ba4Eu2Fe2Nb8O30、Ba4.5Eu1.5Fe1.75Nb8.25O30顯示為鐵電相，其居里溫度分別為150℃、100℃，其余4個樣品為順電相。實驗結果顯示Eu系鈮酸鹽比Pr系鈮酸鹽具有更高的居里溫度，這類材料的居里溫度大小與其Ln3+離子半徑大小相關聯(lián)，離子半徑小的Eu系材料具有高的居里溫度。該體系在高溫時均出現(xiàn)類似的介電弛豫，這種高溫弛豫在原子有序排列

4、的Ba4Eu2Fe2Nb8O30和Ba4Eu2Fe2Nb8O30中體現(xiàn)的比較明顯，由于介電峰隨頻率增大漸漸消失所以該峰不會是相變引起的，這類峰遵從Arrihenius熱激發(fā)方程，運用該方程計算介電異常峰的激活能，確定了它們介電異常峰的是由氧空位的遷移引起，與鈣鈦礦Ba(Fe1/2Nb1/2)O3的巨介電響應類似，氧空位的出現(xiàn)可能是由于Fe元素在陶瓷中存在變價。在BaO-Ln2O3-Fe2O3-Ta2O5體系中設計、合成與制備了三個鉭酸鹽

5、新化合物Ba4Ln2Fe2Ta8O30(Ln=La，Pr，Eu)，它們的結構與鈮酸鹽類似，都是四方鎢青銅類型，室溫下均為順電相，在1MHz附近具有很高的溫度穩(wěn)定性(-22～-63ppm/℃)，較高的介電常數(shù)(87～115)以及較低的損耗(10-3)。通過Clousius-Mosotti方程從單位晶胞體積內離子極化率的角度可以很好的解釋介電常數(shù)的變化規(guī)律；溫度穩(wěn)定性與Ln3+離子半徑的變化呈線性關系。由于具有優(yōu)良的介電性能，特別是很高的溫