ZnO,La2O3/Gd2O3复合掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3陶瓷的物相、结构及介电性能研究
随着材料科学技术的发展,钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3)陶瓷材料越来越受到世界各国的重视和研究人员的关注.这是因为钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3)陶瓷材料是一种优良的热敏材料、电容器材料和铁电压电材料,具有很多优异的介电性能.钛酸锶钡陶瓷的掺杂改性,不仅能使材料的性能优化,还有助于新型材料的发掘.本论文采用固相反应工艺,制备了ZnO(摩尔比:0.03864)、La2O3/Gd2O3(摩尔比:X=0.00、0.04、0.05、0.06)复合掺杂钛酸锶钡(Ba0.2Sr0.8TiO3)系列陶瓷样品.利用扫描电子显微镜、X射线衍射法与介电谱方法对陶瓷样品的表面形貌、物相结构及介电性能进行了表征与分析研究.(1)对于ZnO、La2O3复合掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3系列陶瓷样品,分析结果表明:1)该系列陶瓷样品主要是由尺寸在430~1222之间的晶粒堆砌而成的BST基固溶体;2)La2O3的掺入降低了晶粒的尺寸,改变了样品的晶系结构(由X=0.00时的立方晶系变化到X=0.04,0.05,0.06时的正交晶系),同时晶胞体积有所改变;3)在同一烧结温度(1340C), ZnO、La2O3的复合掺杂能够提高材料的表面扩散系数,增大表面扩散速率,抑制了陶瓷材料结构的致密化,促进晶粒生长.当掺杂量为0.04时,晶粒团聚比较严重,结晶程度较差,随着掺杂量的增加,陶瓷的晶粒尺寸先变小再变大,X=0.06时晶粒分布均匀,分散性较好,结晶程度良好;4)随La2O3的掺入,样品的晶粒尺寸减小,晶体的对称性发生改变,其介电常数与介电损耗随之发生变化,即晶体的结构及La2O3的掺入量对样品的介电性能有一定的影响.经分析,在f=103Hz,T=300K处,掺杂量为X=0.06时,样品的介电常数适中,介电损耗在低频段显著减小,在高频(103Hz)段变化不大.(2)对于ZnO、Gd2O3复合掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3系列陶瓷样品,分析结果表明:1)该系列陶瓷样品也是由尺寸在441~1222之间的晶粒堆砌而成的BST基固溶体;2)Gd2O3的掺入降低了样品的晶系结构(由X=0.00、0.04时的立方晶系变化到X=0.05,0.06时的四方晶系),同时晶胞体积有所改变;3)ZnO、Gd2O3复合掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3能够促进晶粒生长,抑制陶瓷材料结构的致密化,随掺杂量的增加,陶瓷的晶粒尺寸先变小再变大,气孔含量增多,当X=0.06时晶粒分布均匀,分散性较好,结晶程度较好,并呈现方柱状;4)随Gd2O3的掺入,样品的晶粒尺寸减小,晶体的对称性发生改变,其介电常数与介电损耗也随之发生变化,即晶体的结构及Gd2O3的掺杂量对样品的介电性能有一定的影响.据分析,在f=103Hz,T=300K处,掺杂量为X=0.06时,样品的介电常数和介电损耗的频率稳定性好,且介电损耗最小.
- 作者：
- 张海珠
- 学位授予单位：
- 伊犁师范学院
- 专业名称：
- 光学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 周恒为
- 中图分类号：
- TQ174.1
- 关键词：
- 钛酸锶钡；复合掺杂；物相；介电常数；介电损耗
- Barium strontium titanate； Composite doping； Physical phase； Dielectric constant； Dielectricloss