鈦酸鍶鋇-鈮鉍鋅介質(zhì)陶瓷的制備及介電性能研究.pdf

1、本文進(jìn)行了BST基介質(zhì)陶瓷的制備和介電性能的研究。旨在研制一種具有壓控特性的微波鐵電陶瓷材料，通過BZN體系的添加和Mn元素的摻雜，改善材料性能。 采用傳統(tǒng)電子陶瓷工藝制備了BZN陶瓷[yBi2O3-ZnO-Nb2O5(y=1.0)]，物相分析表明，其物相為符合反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量比的α-立方焦綠石結(jié)構(gòu)的Bi1.5Zn0.76Nb1.5O6.8，可實(shí)現(xiàn)880℃燒結(jié)。居里溫度為+10℃，測試頻率為1MHz時(shí)介電常數(shù)可達(dá)180，介電損耗為

2、0.9×10-3。BZN體系顯示出的介電常數(shù)隨溫度變化的特性，主要是來源于Bi1.5Zn0.76Nb1.5O6.8微觀結(jié)構(gòu)中的極化位移。 作為BST/BZN陶瓷摻雜物的BZN體系可低溫?zé)Y(jié)，介電損耗很低，幾乎無偏場可調(diào)性。隨鉍含量增加，BZN的致密燒結(jié)溫度降低，BZN的居里峰向正溫度方向大幅度移動，且介電常數(shù)提高。這是由于物相Bi1.5Zn0.76Nb1.5O6.8量隨鉍含量的增加而增加，介電常數(shù)很低的ZnNb2O6. Bi2O

3、3的量相應(yīng)減少。 實(shí)驗(yàn)制備出適合低溫?zé)Y(jié)的BST/BZN材料組成體系。生成物相為立方相Ba0.6Sr0.4TiO3和四方相Ba0.5Sr0.5Nb2O6。微觀形貌中，立方相Ba0.6Sr0.4TiO3以橢球形晶粒形式存在，四方相Ba0.5Sr0.5Nb2O6以針棒狀晶形式存在。BST/BZN介質(zhì)陶瓷的居里溫度在-25℃，-40℃到-10℃之間居里峰產(chǎn)生展寬效應(yīng)。1MHz測試頻率下，BST/BZN介質(zhì)陶瓷的介電損耗為8.84×10

4、-3，介電常數(shù)為825。 偏場可調(diào)性Tunability(0.73kV/mm)=1.17％。燒結(jié)溫度提升到1180℃后，介電損耗變小，偏場可調(diào)性Tunability(0.86kV/mm)=1.24％。減少BZN摻雜量后，BST/BZN介質(zhì)陶瓷的物相為Ba0.6Sr0.4TiO3單相，材料的居里溫度在-40℃以下，與BZN摻雜量較多時(shí)相比，居里溫度降低。 1MHz測試頻率下，樣品介電損耗增加，tanδ=15.23×10-3

5、，偏場可調(diào)性Tunability(0.93 kV/mm)=1.25％。這是由于樣品物相中，存在著一定數(shù)量的ZnNb2O6和Bi2O3，導(dǎo)致樣品介電損耗增加。 研究結(jié)果顯示，適量Mn離子的摻雜可以降低BST材料的損耗，減小介電常數(shù)。 材料的居里溫度可以通過改變配方組成進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)居里溫度為0℃時(shí)，可調(diào)性Tunability(1.2kV/mm)=27％，損耗值為3×10-3，而調(diào)節(jié)居里溫度至-13℃時(shí)Tunability(1