SrBi_(4-x)Nd_xTi_4O_(15)铁电陶瓷性能研究

用固相烧结法制备了不同Nd掺杂量的SrBi4-xNdxTi4O15(SBNT-x,x=0.00～1.00)铁电陶瓷.X射线衍射谱显示Nd掺杂未改变SrBi4Ti4O15(SBTi)的晶体结构.铁电测量表明,适量的Nd掺杂使SBTi的剩余极化(2Pr)显著增加.当x=0.18时,2Pr达到极大值,为25.8μC/cm2,和未掺杂相比,增长约56%.样品的矫顽场在x=0.00到0.18之间几乎不变,而在更大掺杂量下,随掺杂量的增加而逐步减小.掺杂引起材料中点缺陷浓度降低和晶格畸变减小,这两种因素的共同作用决定了剩余极化的变化.变温介电谱显示,样品的居里温度随掺杂量的增加而下降.在掺杂量大于0.75以后,SBNT-x样品出现驰豫铁电体的典型特征.     

钒掺杂SrBi_4Ti_4O_(15)拉曼光谱和X射线光电子能谱研究

适量的钒掺杂,大大增加了SrBi4Ti4O15(SBTi)铁电材料的剩余极化2Pr,并改善了材料的耐压性能.SBTi拉曼模的位置,基本不受V掺杂的影响,但对应Ti O6氧八面体的拉曼模在掺杂明显宽化,这与V5 取代进入Ti O6中的Ti4 后,材料局部无序性增大,应力增加有关.X射线光电子能谱表明,不同掺杂量样品的Bi4f和Ti2p的结合能未有明显变化,这与B位高价掺杂减少氧空位的特殊机制有关.材料的2Pr增加,是高价阳离子掺杂导致材料中氧空位浓度的减少,局部无序性的增加共同作用的结果.     

Bi含量对SrBi4Ti4O15铁电材料性能的影响

按n(Sr)n(Bi)n(Ti)为14(1+x)4(x=-0.05,0,0.05,0.10,0.15,0.20)配料,采用固相烧结工艺,制备了不同Bi含量SrBi4Ti4O15的陶瓷样品.用X射线衍射对样品的微结构进行了分析,并测量了其铁电、介电性能.结果发现x=0.05,0.10的样品形成单一的SrBi4Ti4O15相.x=0.05时,材料具有较好的铁电与介电性能剩余极化强度2Pr=2.86×10-9C@m-2,矫顽电场强度Ec=8.65×106V@m-1,介电性能在频率f=1 kHz～4 MHz范围内变化不大,f=1 MHz时,介电常数εr=425.     

一种新的固相反应法制备高掺杂浓度的CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷

采用新的两步固相反应法,制备单相(Fe1/2Nb1/2)4+掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷,掺杂浓度在50 mol%到60 mol%之间,观察粉末X射线衍射谱,没有发现任何杂相.探索样品的最佳烧成制度,制备出致密性高的陶瓷.分析样品的阻抗特性,发现样品存在与晶界有关的热激活电导响应,随着(Fe1/2Nb1/2)4+掺杂浓度增加,晶界的电导激活能增加.进一步探究发现,晶界的电导响应可能与直流电导过程相关.这里采用新的两步固相反应法,成功地制备出了(Fe1/2Nb1/2)4+高浓度掺杂的单相CaCu_3Ti_4O_(12)样品,为今后研究(B1-xB′x)4+形式的复合离子高水平地替代CaCu_3Ti_4O_(12)中的Ti4+提供了制备方法上的新思路.     

Sr2Bi4-x/3Ti5-xNbxO18陶瓷的铁电介电性能

对Sr2Bi4-x/3Ti5-xNbxO18(x=0,0.003,0.018,0.048,0.096)陶瓷样品的铁电和介电性能进行了测量.结果表明,Sr2Bi4Ti5O18样品的剩余极化2Pr为0.22 C·m-2,少量Nb掺杂可使样品的2Pr有明显提高,当x=0.018时,2Pr达到最大为0.34 C·m-2.介电损耗随温度的变化关系曲线上存在P1,P2,P3 3个介电损耗峰,分别在70,230,290℃附近.低温部分的2个损耗峰具有介电弛豫的特征,其弛豫机制被认为是点缺陷与畴界之间的相互作用.通过激活参数的计算以及损耗峰随不同Bi过量的变化,可以确定P1,P2峰的弛豫机制与Sr,Ti空位有关.随着Nb掺杂量的增加,P1,P2峰逐渐降低,表明Nb掺杂降低了样品中缺陷的浓度,从而使得样品的2Pr明显提高.     

A_2Bi_4Ti_5O_(18)(A=Ca,Sr,Ba)陶瓷铁电介电性能的研究

用传统的固相烧结工艺制备了Sr2-xCaxBi4Ti5O18(x=0～2.0),Sr2Bi4Ti5O18和Sr2-xBaxBi4Ti5O18(x=0～2.0)陶瓷样品.掺杂Ca使晶格常数变小,而Ba占据A位使晶格常数变大.Sr2Bi4Ti5O18具有良好的铁电性能,其剩余极化值(2Pr)约为20.3μC/cm2,小量掺杂Ca可小幅度地提高样品的铁电性能,但Ca完全取代Sr后使样品的铁电性能消失.Sr2-xBaxBi4Ti5O18样品的2Pr随着x的增大而减小,BaBi4Ti5O18样品2Pr在常温下仅为0.3μC/cm2.Sr2-xCaxBi4Ti5O18的相变温度(Tc)随着x的增大而升高,Sr2-xBaxBi4Ti5O18的Tc随着x的增大,先出现了下降后上升的变化过程,Sr1.25Ba0.75Bi4Ti5O18样品的介电结果表现出典型弛豫特征.     

Nd掺杂Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15陶瓷的电性能

Nd等价取代Bi_4Ti_3O_(12)-SrBi_4Ti_4O_(15)的A位,形成SrBi_(8-x)Nd_xTi_7O_(27)(x=0.00～1.50)共生陶瓷.结果表明:Nd掺杂未改变晶体的共生结构,样品剩余极化(2P_r)在掺杂量x=0.50时取得极大值,为32.3×10~(-2) C·m~(-2),比未掺杂时增加了70%,而矫顽场则从未掺杂时的90.5×10~5 V·m~(-1)上升为103×10~5 V·m~(-1).Nd掺杂使得样品的居里温度(t_C)有所下降,x=0.50时的t_C为538℃.掺杂使得样品的压电性能明显改善,压电系数d_(33)从未掺杂时的6 pC·N~(-1)增加到x=0.50时的11 pC·N~(-1).     

氧空位对SrBi4Ti4O15铁电陶瓷电性能的影响

用高温固相烧结法制备了SrBi4Ti4O15(SBTi)铁电陶瓷,用双氧水浸泡72 h进行氧处理的样品与未经过氧处理的样品进行对比研究。样品的介电损耗谱表明:氧处理使SBTi在20℃～300℃温度范围内的介质损耗明显降低,这主要是由于氧处理使样品中氧空位浓度降低引起的。在温度高于300℃时,经过氧处理的样品的介质损耗迅速增大,这是因为氧处理使空穴载流子浓度增大。通过对材料的直流电导与温度关系的Arrhenius拟合,分析了SBTi的导电机理。结果表明,氧处理并未明显改变样品在300℃～650℃温度区域的载流子激活能,却使其在20℃～300℃范围内的激活能从0.52 eV变化到0.71 eV。     

Nd掺杂Bi_4Ti_3O_(12)铁电单晶的铁电性能、介电性能（英文）

采用助溶剂法使用Bi_2O_3作为助溶剂生长出Bi_4Ti_3O_(12)和Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶。研究了Nd取代对Bi_4Ti_3O_(12)单晶铁电和介电性能的影响。Bi_4Ti_3O_(12)单晶的剩余极化(2Pr)和矫顽场(2Ec)分别约28μC/cm~2和71KV/cm,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的2Pr和2Ec分别约20μC/cm~2/cm~2和41kV/cm。与Bi_4Ti_3O_(12)单晶相比,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶具有较低的漏电流约为10~(-8) A/cm~2。Bi_4Ti_3O_(12)单晶介电常数和介电损耗的值分别为73和0.04,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的介电常数和介电损耗的值分别为105和0.018。结果表明,Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12)单晶的铁电和介电性能均随Nd含量的增加而降低。     

Nb掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol-gel法在p-Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3-xNbxO12(BLTN)铁电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明:650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量x在0.06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21.6μC/cm2和96.8kV/cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%。     

La掺杂SrBi4Ti4O15陶瓷电学性能的研究

用溶胶-凝胶法制备出了SrBi4-xLaxTi4O15陶瓷,其中x=0.00,0.05,0.10,0.20,0.30。利用XRD,SEM,TH2816型宽频LCR数字电桥等手段研究了陶瓷的显微结构及电学性能。研究结果表明:本工艺技术制备的陶瓷具有层状钙钛矿结构;镧元素的掺入有助于材料的择优取向,掺杂样品的电学性能优于未掺杂样品;且掺量对样品的电学性能有很大影响,当x=0.10时,介电常数、压电常数和剩余极化(Pr)分别为:375(常温下、1 kHz)、4.8 pC.N-1和5.6μC.cm-2,都较其他掺杂量样品的高。     

铋层状结构压电材料的掺杂改性研究

作者以CaBi4Ti4O15为研究对象,通过对A位选择Nd3 部分替代Bi3 或者Ca2 ,以及用V5 和W6 取代部分B位的Ti4 的掺杂改性,研究了不同掺杂元素及掺杂位置对材料结构和性能的影响.结果表明,A位和B位均能通过提高剩余极化和降低矫顽场,来改善陶瓷的压电性能;A位比B位有更高的掺杂固溶量,可获得更好的铁电和压电性能,剩余极化2Pr高达20.4μC/cm,压电常数d33高达20pC/N.     

K0.5Bi4.5-xEuxTi4O15高温铋层状压电陶瓷光电性能研究

铋层状压电陶瓷具有较高的居里温度和良好的热稳定性,被广泛应用于高温、高频电子领域.本文采用传统固相合成法制备了K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)高温铋层状无铅压电陶瓷,并详细研究了Eu3+掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)材料的结构与光电性能的影响.研究结果表明稀土Eu3+掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)陶瓷的相结构的影响不大:陶瓷均为均一致密的片层状结构.Eu3+掺杂一定程度上促进材料电性能的提高,当x=0.004时,陶瓷综合性能最佳:居里温度Tc=540℃、介电损耗tanδ=0.80%、压电系数d33=19pC/N及剩余极化强度2Pr=9.8μC/cm2.此外,掺杂后的陶瓷样品获得了光致发光性能,在526nm的蓝光激发下,样品呈现出明亮的橙红光.     

Zn掺杂对铌酸钾钠压电陶瓷结构和性能的影响

采用传统陶瓷固相烧结工艺制备Zn掺杂铌酸钾钠基无铅压电陶瓷[Li0.06(Na0.535K0.48)0.94](Nb(0.94-2x)/5Sb0.06Zn x)O3(LNKNSZ x),研究了B位Zn掺杂量对陶瓷相结构、微观形貌和电学性能的影响。研究结果表明:在Zn掺杂量范围内陶瓷为单一的钙钛矿结构,其中正交相含量随Zn掺杂量增加而增多。压电性能和介电性能随Zn掺杂量增加有所降低,机械品质因数却随之增大。当Zn掺杂量(摩尔分数)x=0.008～0.010时,陶瓷有优异的电学性能:d33=264 pC/N,kp=49%,Pr=24.5μC/cm2,Qm=194,表明LNKNSZ陶瓷是一种有发展前景的无铅压电陶瓷。     

La,V掺杂对Sr2Bi4Ti5O18性能影响对比研究

采用传统固相烧结工艺,制备了掺杂量分别为0.000~1.000,0.000~0.096的La,V掺杂Sr2Bi4Ti5O18铁电陶瓷.X射线衍射结果显示,La,V对Sr2Bi4Ti5O18的A,B位掺杂都未影响材料的晶体结构.La掺杂使得材料的剩余极化2Pr逐渐降低,而V掺杂可以显著地提高2Pr.A位掺杂导致材料的居里温度明显下降,而V取代B位Ti4 离子不影响材料的居里温度.微观照片显示,Sr2Bi4Ti5O18样品由呈四方状的晶粒组成,晶粒较为均匀.La掺杂未改变晶粒的形状,而V掺杂使得晶粒呈现扁平状,且晶粒尺寸明显增大.     

Bi含量对SrBi4Ti4O15铁电材料性能的影响

~~Bi含量对SrBi_4Ti_4O_(15)铁电材料性能的影响@朱骏$扬州大学物理科学与技术学院!江苏扬州,225002 @毛翔宇$扬州大学物理科学与技术学院!江苏扬州,225002 @卢网平$扬州大学物理科学与技术学院!江苏扬州,225002 @惠荣$扬州大学物理科学与技术学院!江苏扬州,225002 @陆文峰$扬州大学物理科学与技术学院!江苏扬州,225002 @陈小兵$扬州大学物理科学与技术学院!江苏扬州,225002~~~~~~~~     

A位掺杂Sr1-xLa2x/3Bi4Ti4O15陶瓷的铁电介电性能

Sr1-xL a2x/3B i4T i4O15(SLBT-x,x=0.00~0.75)陶瓷居里温度(tC)随掺杂量的增加而降低,显示掺杂导致晶格畸变减小,这是由于L a3 取代Sr2 位而产生的A位空位弱化了相邻T iO6八面体的耦合作用所致.样品介电峰峰高随掺杂量增加而降低,峰形宽化,表现出弥散相变的特征,这是由于L a3 和Sr2 离子半径的差异以及高掺杂量下L a3 离子部分进入铋氧层所致.样品的剩余极化(2Pr)在掺杂量为0.3时增加到23.1×10-2C.m-2,同时矫顽场降低到79.6×105V.m-1,高价掺杂所形成的偶极子缺陷使得样品铁电性能明显改善.     

0.5LaFe_(0.5)Co_(0.5)O_3-Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的制备及电学性能的研究

采用溶胶-凝胶法在(111)Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了0.5LaFe_(0.5)Co_(0.5)O_3-Bi_4Ti_3O_(12)(0.5LFCO-BTO)薄膜。X射线衍射分析表明薄膜为纯相层状钙钛矿结构,扫描电子显微镜显示薄膜结晶度良好且无裂缝,粒径为100~400nm。0.5LFCO-BTO薄膜在室温条件下呈现出良好的铁电性能,其剩余极化值2Pr和矫顽场2Ec分别为48μC/cm2和290kV/cm。在频率为10kHz下,其相对介电常数εr和介电损耗tanδ分别为218.7和0.015。     

掺杂量及烧结温度对W掺杂Li7La3Zr2O12陶瓷电解质性能的影响

采用固相反应法制备W掺杂Li_7La_3Zr_2O_(12)(Li_(7-2x)La_3Zr_(2-x)W_xO_(12))陶瓷电解质,探究掺杂量及烧结温度对样品烧结特性、晶体结构、显微形貌及离子电导率的影响。结果表明:W掺杂可以稳定立方相Li_(7-2x)La_3Zr_(2-x)W_xO_(12),当x=0.3时,1 200℃烧结20 h制备的样品30℃下离子电导率达到最高值5.77×10~(-4) S/cm,相较于未掺杂样品提高一个数量级;以x=0.3为固定掺杂量、改变不同烧结温度,1 180℃烧结20 h获得的样品离子电导率达到最高为7.05×10~(-4) S/cm。当x=0.1～0.3时,晶粒尺寸分布均匀,在10～20μm左右;当x=0.4时,产生晶粒熔合现象且有晶体析出,这种特殊的显微形貌导致样品电性能劣化。     

Fe掺杂对BiTaO_4陶瓷样品介电和铁电特性的影响

为探究Fe掺杂对BiTaO4陶瓷样品介电特性和铁电特性的影响,采用传统固相烧结法制备了Bi Ta1-xFexO4-x(x=0,0.01,0.03)陶瓷样品,利用X线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的晶体结构和表面形貌进行分析,利用精密阻抗分析仪和铁电分析仪对样品的介电性能和铁电性能进行检测.结果表明:Fe掺杂没有明显改变样品的晶体结构;随着Fe掺杂量的增加,样品的介电常数表现出较好的稳定性,介电损耗略有减小,且基本保持在tanδ=0.05以下,其漏电流先增大后减小,且掺杂样品均可得到比较完整的电滞回线.