钇掺杂钛酸锶钡高介电陶瓷的电性能研究

摘要

本文利用固相反应法制备出Y2O3掺杂的xY2O3-Ba0.8Sr0.2TiO3（简称YBST）高介电弛豫铁电材料。当O≤x≤1.2％，XRD研究表明YBST陶瓷材料在室温下均呈现单纯的四方相钙钛矿结构，Y2O3的掺入并未改变母体材料的物相结构。Y2O3在BST中形成连续固溶体，且Y3+离子在BST陶瓷中交替的进行A位或B位取代。当Y2O3的掺杂量在0.7％≤x≤0.9％范围内时，SEM分析表明陶瓷材料的晶粒呈明显双分布状态，小晶粒填充于大晶粒之间，结构紧密，平均晶粒尺寸大；材料的介电常数极高，介电损耗小，温度稳定性好。特别是x=0.85％时，材料在1kHz的介电常数高达1.2×105，介电损耗tgδ<0.07。但此范围内材料的介电峰随着频率的降低向高温方向移动，这与CCTO等高介电材料的弛豫特性相反，由此介电损耗谱计算出的弛豫活化能为负值。
　　 在0.7％≤x≤0.9％范围内，Y2O3的掺杂对Ba0.8Sr0.2TiO3材料的弥散性和弛豫性能有明显改善，材料的临界指数γ趋近于2。XPS分析表明：在此范围内Ti4+和O2-发生变价，即Ti4+有部分变价为Ti3+，O2-有部分变价为O-，且有大量的氧空位产生，使得晶粒半导化。半导化的晶粒和绝缘的晶界会形成内部阻挡层电容器结构（即internal barriers layerscapacitor，IBLC），因此xY2O3-Ba0.8Sr0.2TiO3（0.7％≤x≤0.9％）的高介电现象主要可以用具有Maxwell-Wagner界面弛豫特性的内部阻挡层电容器模型来解释。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 弛豫铁电体

1.1.1 弛豫铁电体概述

1.1.2 介电弛豫的物理模型

1.2 电介质的基本理论

1.3 高介电常数材料的研究背景和现状

1.4 本论文的研究目的和研究内容

2 样品的制备和表征

2.1 材料的制备工艺流程

2.2 样品的性能测试

3 xY2O3—Ba0.8Sr0.2TiO3陶瓷材料的结构分析

3.1 物相结构分析

3.2 密度分析

3.3 微观结构分析

3.4 线收缩率

4 xY2O3—Ba0.8Sr0.2TiO3陶瓷材料的电性能分析

4.1 YBST陶瓷的介电温谱

4.2 YBST陶瓷的阻抗图

4.3 YBST陶瓷的介电频谱

4.4 YBST陶瓷的XPS分析

4.5 YBST陶瓷的弛豫性研究

4.6 YBST陶瓷的铁电特征

结论

参考文献：

致谢