高居里温度铁电体0.20Pb(Fe1/2Nb1/2)O3-0.32PbZrO3-0.48PbTiO3的性能

摘要

用传统的陶瓷工艺、通过B位氧化物预合成法制备了高质量、钙钛矿结构的0.20Pb(Fe1/2Nb1/2)O3-0.32PbZrO3-0.48PbTiO3(PFN20-PZ32-PT48)铁电陶瓷,该条件下制备的铁电陶瓷呈现相当均匀的微结构和良好的电学性能.PFN20-PZ32-PT48具有较大的室温介电常数(～410)、高的居里温度(TC,～350℃),在295K＜T＜525K温度区间,具有较小的介电常数温度梯度(a)ε/(a)T=2.8/℃,并且介电常数与频率无关,特别适合高温电容器工业的应用.虽然PFN20-PZ32-PT48呈现较为典型的一级铁电相变,其介电性能在顺电相区呈现明显的频率色散现象,并伴随着介电常数和损耗的反常增加.该反常现象的产生可能与陶瓷烧结过程中Fe3+被部分还原成Fe2+离子所诱导产生的热激发的空穴导电机制有关.PFN20-PZ32-PT48的剩余极化(Pr)与频率的关系可以很好地用随机场模型模拟,表明其弛豫行为的产生与短程化学有序所诱导产生的极性簇和/或纳米尺寸的非均匀性有关.