Ba(Ti0.9Zr0.1)O3基陶瓷介电性能研究

摘要

钛酸钡(BaTiO3)陶瓷具有典型的钙钛矿型(ABO3)结构，其具有较高的介电常数、优良的铁电、压电、耐电压和绝缘性能，是制备高介电陶瓷电容器的主要原料。BaTiO3基弛豫铁电陶瓷具有较高的介电常数、适当的相变温度及易弛豫化等特性，不仅成为制备多层陶瓷电容器的重主要材料，而且是研究弛豫铁电体理论的重要材料。因此，弛豫型BaTiO3基陶瓷研究成为研究的热点与重点。
　　 本文以Ba(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷为基体，采用固相反应法制备出Ba(Ti0.9Zr0.1)O3基陶瓷，从离子价态和半径角度出发，研究了掺杂离子对Ba(Ti0.9Zr0.1)O3基陶瓷结构、介电性能及铁电性能的影响。研究的主要内容如下：
　　 1．研究了Bi2O3掺杂对Ba(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷结构和介电性能的影响，3％mol的Bi3+能够完全溶入Ba(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷晶格中。掺杂Bi2O3的Ba(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷从弥散型铁电体过渡到弛豫型铁电体。随后以Ba0.98Bi0.02(Ti0.9Zr0.1)O3基陶瓷为基体，选用半径与(Ti4+,Zr4+)相差不多的Cu2+、Co3+、Sn4+、V5+、Mo6+分别在B位进行掺杂，结论如下：掺杂后陶瓷晶粒均在一定程度得到细化，当掺杂离子的价态低于4价时，当由价态差异和缺陷引发的局域无规场相对强的时候，介电弛豫行为易被观察到，而在局域无规场很弱的情况下，介电弛豫行为不易被观察到；当掺杂离子的价态等于4价时，对介电性能影响不大；当掺杂离子的价态高于4价时，介电弛豫程度略有降低。
　　 2．研究了Mo-Mn、Mo-Cu共掺对Ba(Ti0.9Zr0.1)O3陶瓷结构和介电性能的影响，结论如下：掺杂后陶瓷晶粒均得到细化，所有陶瓷样品均表现出弥散相变铁电体的特征，无明显弛豫现象。Mo-Mn共掺大幅降低了介电损耗，Mo-Mn和Mo-Cu共掺都发现了“束腰型”电滞回线。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 BaTiO3陶瓷材料概述

1.1.1 BaTiO3陶瓷结构

1.1.2 BaTiO3陶瓷的铁电、介电性能

1.2 弛豫型铁电体

1.2.1 弛豫铁电体的模型和理论

1.3 BaTiO3基陶瓷研究现状

1.3.1 A位掺杂

1.3.2 B位掺杂

1.3.3 A、B位共掺

1.3.4 稀土掺杂

1.4 选题思路及研究内容

1.4.1 研究背景

1.4.2 课题研究内容

1.4.3 研究的技术路线

2 实验方案

2.1 原料产地

2.2 工艺流程

2.3 性能测试

2.3.1 相对密度测量

2.3.2 介电性能测量

2.3.3 铁电性能测量

2.3.4 XRD分析

2.3.5 SEM．分析

3 掺杂物掺杂对Ba(T10. 9Zr0. 1)O3陶瓷介电性能的影响

3.1 Bi2O3掺杂Ba(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷

3.1.1 BBTZ陶瓷制备

3.1.2 BBTZ陶瓷相结构

3.1.3 BBTZ陶瓷表面形貌

3.1.4 BBTZ陶瓷介电性能

3.1.5 BBTZ陶瓷铁电性能

3.2 CuO掺杂Ba0. 98Bi0. 02(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷

3.2.1 BCTZ陶瓷制备

3.2.2 BCTZ陶瓷相结构

3.2.3 BCTZ陶瓷表面形貌

3.2.4 BCTZ陶瓷介电性能

3.2.5 BCTZ陶瓷铁电性能

3.3 Co2O3掺杂Ba0. 98Bi0. 02(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷

3.3.1 CTZ陶瓷制备

3.3.2 CTZ陶瓷相结构

3.3.3 CTZ陶瓷表面形貌

3.3.4 CTZ陶瓷介电性能

3.3.5 CTZ陶瓷铁电性能

3.4 SnO2掺杂Ba0. 98Bi0. 02(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷

3.4.1 BSTZ陶瓷制备

3.4.2 BSTZ陶瓷相结构

3.4.3 BSTZ陶瓷表面形貌

3.4.4 BSTZ陶瓷介电性能

3.4.5 BSTZ陶瓷铁电性能

3.5 V2O5掺杂Ba0. 98Bi0. 02(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷

3.5.1 BVTZ陶瓷制备

3.5.2 BVTZ陶瓷相结构

3.5.3 BVTZ陶瓷表面形貌

3.5.4 BVTZ陶瓷介电性能

3.5.5 BVTZ陶瓷铁电性能

3.6 MoO3掺杂Ba0. 98Bi0. 02(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷

3.6.1 BMTZ陶瓷制备

3.6.2 BMTZ陶瓷相结构

3.6.3 BMTZ陶瓷表面形貌

3.6.4 BMTZ陶瓷介电性能

3.6.5 BMTZ陶瓷铁电性能

3.7 本章小结

4.B 位共掺对B a(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷介电性能的影响

4.1 Mo-Mn共掺Ba(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷

4.1.1 BMMTZ陶瓷相结构

4.1.2 BMMTZ陶瓷表面形貌

4.1.3 BMMTZ陶瓷介电性能

4.1.4 BMMTZ陶瓷铁电性能

4.2 Mo-Cu共掺Ba(Ti0. 9Zr0. 1)O3陶瓷

4.2.1 BMCTZ陶瓷相结构

4.2.2 BMCTZ陶瓷表面形貌

4.2.3 BMCTZ陶瓷介电性能

4.2.4 BMCTZ陶瓷铁电性能

4.3 本章小结

5 论文的主要成果

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢