鈦酸鍶鋇（Ba-,x-Sr-,1-x-TiO-,3-）鐵電陶瓷材料的摻雜改性研究.pdf

1、由于鐵電陶瓷鈦酸鍶鋇BaxSr1-xTiO3(BST)的眾多優(yōu)點，如高介電常數(shù)、相對較低的介電損耗、可調(diào)的居里溫度等，使得它可以開發(fā)成為高密度動態(tài)存儲器(DRAM)，傳感器以及微波介電材料等。多年來，該材料一直成為國內(nèi)外研究的熱點之一。BST材料的特性都與其微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，要制備具有優(yōu)良性能的各種器件，必須設(shè)法對材料的微觀結(jié)構(gòu)加以控制。 Ba0.72Sr0.28TiO3(BST72)鐵電陶瓷材料大量應(yīng)用于紅外器件，其擁有良好的介電

2、性能，但是它的相變溫度在室溫附近，在室溫下存在順電-鐵電相變，微觀機制比較復(fù)雜。因此通過改變Ba/Sr比例以及摻雜來改變材料的相變溫度，從而保證材料在室溫時處于鐵電相或順電相。本研究考察在不同相態(tài)下，摻雜離子濃度和燒結(jié)溫度的不同對紫外-可見光譜和紅外光譜的影響；及其對介電響應(yīng)、介電損耗、相變效應(yīng)和老化效應(yīng)的影響，建立材料的微觀性質(zhì)與宏觀性能的聯(lián)系。 研究發(fā)現(xiàn)：對于BST72來說，摻雜0.75wt％和1.0wt％Fe203在135

3、0℃-1360℃燒結(jié)的材料的電學(xué)性能最佳。測得其介電損耗和相對介電常數(shù)分別0.0045和1700，電阻率為1.8×1.09Ω cm。紅外光譜圖顯示：摻雜Fe2O3的樣品的Ti-O鍵吸收峰往波數(shù)大的方向移動。對于Ba0.93Sr0.07TiO3(BST93)來說，MnO2能大大降低介電損耗。摻雜0.1wt％和0.25％wt MnO2在135℃-1370℃燒結(jié)的材料電學(xué)性能最佳。測得介電損耗和相對介電常數(shù)分別為0.006和1193，電阻率為

4、1.7×109Ω cm。紅外光譜圖顯示：隨著MnO2摻雜量的增加，Ti-O鍵吸收峰對應(yīng)的紅外波數(shù)逐漸增加。老化性能測試發(fā)現(xiàn)，隨著老化時間的延長， Ti-O鍵對應(yīng)的紅外吸收峰的波數(shù)在逐漸增大；紫外吸收邊發(fā)生變化。此外，老化率和介電損耗之間存在內(nèi)在聯(lián)系。對于Ba0.65Sr0.35TiO3(BST65)體系來說，隨著老化時間的延長，Ti-O鍵吸收峰的波數(shù)變化不明顯；其紫外-可見光譜變化也不明顯。主要討論了缺陷和電疇運動對材料的介電性能和老化