晶粒尺寸对钛酸铋基无铅压电陶瓷的结构与性能影响

摘要

近年来随着电子元器件的微型化趋势,电介质陶瓷材料的晶粒尺寸效应也受到了广泛的关注。本实验系统地研究了0.94Na0.5Bi0.5TiO3-0.06BaTiO3(NBT-6BT)陶瓷的晶粒尺寸效应,利用一步烧结与两步烧结法制备出晶粒尺寸为0.72~1.84μm的NBT-6BT陶瓷,研究了晶粒尺寸效应对陶瓷的晶体结构、介电、压电以及铁电性能的影响。结果表明,晶粒尺寸的变化会引起晶格常数的变化,并在晶粒尺寸为1.24μm时,结晶度最佳,相对介电常数与压电系数以及机电耦合系数分别达到最大值(εr=2405、d33=150 pC/N和Kp=29.5%)。NBT-6BT陶瓷的剩余极化强度Pr随晶粒尺寸的增大而提高,而矫顽场Ec呈现出相反的趋势。实验研究表明控制铁电材料的晶粒尺寸是获得优异的综合性能的有效手段。