BCZT陶瓷的结构、介电和阻抗特性研究_薛飞.pdf
《BCZT陶瓷的结构、介电和阻抗特性研究_薛飞.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《BCZT陶瓷的结构、介电和阻抗特性研究_薛飞.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、收稿日期:基金项目:国家自然科学基金();江西省青年科学基金();江西省教育厅科学技术研究项目(,)通信作者:田娅晖,讲师,博士,主要研究方向为功能材料与器件。:.电子元件与材料 第 卷.第 期.月 年 陶瓷的结构、介电和阻抗特性研究薛 飞,田娅晖,唐伟康(.江西科技学院 现代教育技术中心,江西 南昌;.江西科技学院 信息工程学院,江西 南昌)摘 要:采用传统固相法制备了.(.).(.)()和.(.).(.)()陶瓷,并对其结构、微观形貌、介电性能、阻抗特性以及化学缺陷进行了深入分析。结果表明:陶瓷的结构为四方相和菱方相共存,陶瓷的结构为四方相。和 陶瓷均具有较高的致密度和较大的晶粒尺寸,表现
2、出弛豫铁电特性,具有较高的相对介电常数(分别为,),较低的介电损耗(分别为.,.)和较高的居里温度(分别为 ,)。通过阻抗谱拟合发现 和 陶瓷存在以氧空位为主的空间缺陷。关键词:;结构;介电;缺陷;阻抗中图分类号:文献标识码:.引用格式:薛飞,田娅晖,唐伟康 陶瓷的结构、介电和阻抗特性研究 电子元件与材料,():,():.,(.,;.,):.(.).(.)().(.).(.)(),.,:;电介质陶瓷因具有较高的介电特性,被广泛用在电介质储能电容器、电卡效应固态制冷器等新型器件领域。钛酸钡多晶陶瓷()是较早被发现具有高介电常数的材料,它的高介电常数来源于其存在的铁电性。为了满足应用的需要,需进一
3、步提高介电常数,越来越多的研究人员投入到 基材料的研发中。比如,在 位上用 部分取代 形成的锆钛酸钡()()可以获得更高的介电薛飞,等:陶瓷的结构、介电和阻抗特性研究常数,同时在居里温度()附近表现出较宽的介电常数温度曲线,这是由 离子在 位的非均匀性分布和晶粒中的机械应力引起的。研究者们还通过向 陶瓷中引入各种氧化物或钛酸盐来进一步增强其电学特性,。其中,最为典型的是()()()陶瓷体系,它们具有很高的介电常数,在 附近高达,同时由于其具有优良的铁电和机电耦合特性,可用于压电、高 介电常数 电容器等领域。特别是 陶瓷具有优良的介电特性和较宽的居里峰,使其在电卡效应器件应用方面具有很强的竞争力
4、。但是,体系的居里温度较低(最低约),其介电特性还有待进一步增强,这些都限制了它的实际应用。为了充分发挥 体系的优势,研究者们通过改变其元素配比来调节其结构和介电性能,以拓宽 体系的应用范围。比如,那文菊等通过调节()(.)陶瓷的 比来实现介电峰的移峰、压峰和展宽效果,并且其物相和居里温度都发生了明显的变化。聂鑫等,通过调节(.)()陶瓷的 比来调控其相结构和相变行为,同时还降低了介电损耗,提高了击穿场强。等同 时 调 节 了(.)(.)的 和 元素配比,其居里温度发生了明显的变化,并获得了良好的能量采集效应。这些研究都表明,调整 的元素配比能够有效改善陶瓷居里温度和介电特性。因此,本文选择
5、体 系 中 最 有 应 用 前 景 的(.)(.)材料,尝试同时调整它的 和 元 素 配 比,获 得.(.).(.)()和.(.).(.)()两种陶瓷,重点研究 和 陶瓷的结构、微观形貌、介电性能和阻抗特性,对它们的成分分布、弛豫特性和热缺陷激活等进行了深入分析。相对于其他 体系,和 具有较高的介电常数、较低的介电损耗、显著的弛豫铁电特性,其晶粒和晶界呈现异质特性。实验采用 固 相 反 应 法 制 备.(.).(.)和.(.).(.)陶瓷。首先,按化学计量比称取分析纯的,和 粉料,加入一定比例的去离子水进行球磨混合,然后烘干、过筛。将过好筛的混合粉料放入氧化铝坩埚中,在 的温度下预烧,使混合原
6、料充分反应生成 和 预烧粉末。预烧好的粉体经过充分研磨、过筛、球磨、烘干后,加入质量分数的聚乙烯醇()粘结剂,经过造粒得到流动性较好的颗粒状粉体,并对粉体施加 的压强,将其压成直径、厚度 的生坯。生坯放入高温炉中以 升温到 ,保温 后进行排胶,然后再以 升温到 ,保温 后得到 和 陶瓷样品。样品的晶格结构采用 射线衍射仪测得(,荷兰帕纳科公司)。样品的微观形貌采用场发 射 电 子 扫 描 显 微 镜 进 行 分 析(,荷兰 公司)。元素分布采用能量色散 射线光谱仪(,英国牛津仪器公司)进行测量。介电常数和损耗表征采用阻抗分析仪(,英国 公司)。采用配有高温附件(,中国佰力博公司)的阻抗分析仪(
7、,英国 公司)对样品的高温介电和阻抗特性进行表征。结果与讨论.和 分析 和 陶瓷样品的 图谱如图 所示。图谱显示 和 陶瓷不存在杂质相,为纯的钙钛矿结构,表明在 合成出了单相的 和 陶瓷。为了进一步分析两种陶瓷样品的物相变化,对 附近的衍射峰进行高斯分布拟合。一般情况下,衍射角附近对应于四方相()的()()衍射峰,菱方相()的()衍射峰,以及正交相()的()()衍射峰。通过高斯分布拟合发现,陶瓷是 相和 相共存,具有和 类似的结构,而 陶瓷则是以 相为主。图 和 陶瓷的 图谱,右侧为拟合图谱.电子元件与材料 和 陶瓷样品的截面微观形貌通过 图像得到,如图()和()所示。从图像可以看出,陶瓷样品
8、的晶粒较大且形状不规则,晶粒尺寸最大可达 ,陶瓷样品的晶粒较小,晶粒尺寸最大约为 ,小的约 。两种陶瓷样品的致密化程度都比较高,孔隙率较低,无明显裂纹。样品的密度通过阿基米德原理测得:()(),其中,是样品在空气中的质量,为样品在去离子水中的质量,是室温下水的密度(.)。测得 和 陶瓷的相对理论密度分别为.和.。图 图谱。()陶瓷;()陶瓷.();()为了分析 和 陶瓷的元素分布情况,对陶瓷样品进行了 面扫描,如图 所示。的,和 元素分布均匀,原子个数比接近于.,和 的各元素比例很接近。图 所示是 的 能谱图,可见,和 元素分布均匀,原子个数比接近于.,和 各元素的比例较接近。结果表明,实验成
9、功合成了 和 陶瓷,且成分分布均匀,和 测试结果较吻合。但是,通过 半定量分析,陶瓷的化学式类似于()型化合物,可能存在一定量的氧空位,这是由于 的化学不稳定性,容易转变为,从而导致氧空位的出现,其缺陷化学方程为:,即 元素的化学态转变导致了氧空位()的产生。图 陶瓷的 面扫描。()元素;()元素;()元素;()元素;()能谱.();();();();()图 陶瓷的 面扫描。()元素;()元素;()元素;()元素;()能谱.();();();();()薛飞,等:陶瓷的结构、介电和阻抗特性研究.介电性能陶瓷样品的介电性能测试如图 所示。从图中可以看出,在 频 率 之 间,和 陶瓷的相对介电常数
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- BCZT 陶瓷 结构 阻抗 特性 研究 薛飞
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。