CaCu_3Ti_4O_(12)的驰豫特性

利用固态反应办法制备了CaCu3Ti4O12(CCTO)陶瓷样品;从德拜弛豫理论出发,通过介电温度谱得到弛豫时间温度谱,计算了样品的弛豫激活能H.结果表明激活能与频率无关,而弛豫时间因子τ0则与频率有关,显示出样品的弛豫特性并非来源于激活能H,而是来源于弛豫时间因子τ0的分布.     

铋基焦绿石陶瓷的结构和微波介电弛豫研究

采用介电谱技术、时域拉曼谱和傅里叶红外谱,从100Hz到100THz研究了铋基立方焦绿石陶瓷(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5-x/3TixNb1.5-2x/3)O7(0≤x≤1.5)的结构和微波介电弛豫特性.Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷中出现的微波介电弛豫随温度降低弛豫减慢和宽化.采用X射线衍射和拉曼谱对结构进行了细致研究,以理解这类化合物中的弛豫起因.低温拉曼测量结果证明BiZnTi NbO样品中没有相变发生.低温拉曼谱出现典型蓝移和窄的光子峰.Ti的引入对光子峰形没有产生明显影响,蓝移是由于Ti引入后Zn的振动引起,而红移则与Nb的振动有关.弛豫的起因被认为是由焦绿石结构A位上无序的Bi和Zn离子的跳跃引起.Ti的引入使得材料的微波介电常数从150增加到210,同时也使弛豫频率增加.采用TEM对结构的直接观察和蒙特卡罗模拟结果进一步证实了弛豫起源的猜想.铋基焦绿石陶瓷的结构和微波介电弛豫研究@汪宏$电子陶瓷与器件教育部重点实验室,西安交通大学 @Kamba S$捷克科学院物理所 @张美玲$电子陶瓷与器件教育部重点实验室,西安交通大学 @贾至达$台湾师范大学物理系 @Liu ...     

弛豫铁电体的介电老化行为与钉扎效应

通过对典型弛豫铁电体PLZT的介电老化行为研究,发现其介电温度谱中老化温度附近的介电行为与材料结构及缺陷调整存在着有机联系,表明复合钙钛矿弛豫铁电体的结构缺陷特征对其介电老化行为起着重要作用.结合弛豫铁电体老化和退老化介电行为对比分析以及其恒温经时老化行为的研究,揭示出复合钙钛矿弛豫铁电体结构缺陷上的局域化电子和空穴,在内电场作用下,老化一段时间后,产生对称分布,对极化微区产生“钉扎”效应.进而,其介电温度谱中居里温度附近出现的Barkhausen脉冲,则证实了钉扎后的铁电畴壁具有介稳态特征.     

PLZT(7/40/60)薄膜介电驰豫特征的研究

利用溶胶-凝胶技术制备PLZT薄膜,对样品进行X射线衍射和高频介电谱测试,结果表明:薄膜为钙钛矿结构,呈现[110]择优取向,100 MHz介电温谱显示该薄膜具有弛豫铁电体特征,介电频谱表明PLZT薄膜具有介电弛豫特征,体现温度弥散特性,通过理论拟合Cole-Cole曲线得到弛豫时间的分布函数,结合弛豫铁电体特性,时介...     

层状复合体系介电谱的数值模拟

为定量研究层状复合体系介电谱,基于微元法思想,提出了数值模拟该体系介电谱的方法,即将体系内电参数非均匀分布层分割为若干个电参数均匀分布的薄层,通过求解体系的复电导而得到体系的介电谱的数值解。以层内电导率和介电常数呈线性分布的介电谱为例,研究结果表明,数值模拟结果与理论解析结果一致。浓差极化层的压力驱动膜分离体系的模拟显示,该数值模拟方法可以研究复杂电参数分布情况时体系的介电谱,并发现该体系电导的频率依存性受原料液通量变化影响显著,体系弛豫个数随着通量的增加而减少。     

基于Kramers Kronig关系的油纸绝缘直流电导计算方法

针对区分介电谱中电导和极化过程的方法较为缺乏,等效模型中表征电导的参数唯一性计算方法不足的问题.以油纸绝缘介质的电导过程为研究对象,在实验条件下制备不同水分含量的油纸绝缘样品,并测量频域响应谱线.基于Kramers-Kronig关系对测量复极化率实部谱线进行数值积分,获得弛豫损耗谱线,进而得到电导损耗谱线;并使用最小二乘法对电导损耗谱线进行拟合,计算出电导值.研究结果表明,使用Kramers-Kronig变换可以从测量复极化率虚部谱线中有效分离弛豫损耗谱线和电导损耗谱线,进而得到直流电导值;随着油纸绝缘样品含水率增加,介电谱的损耗峰特征逐渐消失,电导过程增强.     

钨青铜型Ca_(0.28)Ba_(0.72)Nb_2O_6单晶的正常弛豫铁电相转变研究

研究了大块Ca0.28Ba0.72Nb2O6(CBN-28)单晶沿[001]方向的铁电介电性能.结果表明,CBN-28单晶的自发极化、剩余极化和矫顽场分别为35.3μC/cm2,32.2μC/cm2和38.1kV/cm.在室温下频率f=10kHz时,介电常数(εr=195,介电损耗tgδ=0.32.变温的介电谱显示该单晶在252℃附近发生了正常铁电体向弛豫铁电体的转变.低频时在325℃～500℃范围内出现了具有弛豫特征的介电反常.120℃附近有一由氧空位的迁移引起的介电弛豫损耗峰,由此计算得激活能为1.19eV.通过阻抗谱计算,在500℃～560℃范围内的电导激活能为1.33eV.     

PLZT薄膜弛豫时间分布与极化特征研究

对溶胶-凝胶法制备的PLZT薄膜进行介电温度谱测试,根据不同温度ε′-ε″曲线的Cole-Cole经验公式进行拟合,并对PLZT薄膜的弛豫铁电体特性进行分析.实验结果表明:样品出现弥散相变,属于弛豫铁电体,且内部存在氧缺陷;样品的介电常数、最可几弛豫时间以及由经验公式拟合得到的温度函数在100～110℃温度范围内出现异常,结合材料介电响应理论说明材料晶体结构类型出现变化.     

Ca掺杂Ba(Zr0.25Ti0.75)O3陶瓷介电性能的研究

采用固相反应法制备Ba1-xCax(Zr0.25Ti0.75)O3(x=0-0.5)陶瓷.常温下的XRD 方法研究表明,当x=0和x=0.1 时的陶瓷是单立方晶系.随着含Ca量的增加,固相反应法不再适用,出现了CaTiO3正交相.在-40℃-35℃的温区,用介电谱方法全面研究了Ca含量对介电性能特别是居里温度和弥散性的影响.结果显示:Ca的掺杂有效地改善Ba(zr0.25zTi0.75)O3陶瓷的弛豫性能、适当降低居里温度、减低介电损耗.     

铽改性铌酸锶钡晶体的介电谱研究

在5×10~2Hz 到5×10~8Hz 频率范围内测量了 Tb 改性的铌酸锶钡(SBN)晶体的室温介电常数,并以1×10~4Hz 的频率测量了这些介电常数从室温至居里温度以上的变化。对于 c 轴和 a 轴介电常数,都观测到了介电弛豫,但 c 轴介电弛豫频率明显低于 a 轴介电弛豫频率。对于不同的组份来说,介电弛豫频率随居里温度降低而降低。这些晶体的铁电—顺电相变是弥散性的,弥散程度随Tb 含量的增加而增高。     

Sm2O3、ZnO共掺杂Ba0.2Sr0.8TiO3陶瓷的制备及性能研究

采用固相反应法制备了ZnO、Sm2O3共掺杂Ba0.2Sn.8TiO3陶瓷样品,利用X射线衍射方法及介电谱测量方法对样品的结构和介电性能进行了测量分析,结果表明:(1)Zn2+与Sm3+进入Ba0.2Sr08TiO3晶格内,与之形成ABO3钙钛矿型固溶体;(2)介电常数弥散的P过程和弛豫的D过程随着Sm2O3含量的增大均被压低展宽,D的弛豫过程逐渐明显,在Sr2O3为0.06mol时为Debye型弛豫过程;(3) Sm2O3的掺入可降低B a0.2Sr0.8TiO3+ZnO陶瓷介电常数,增大损耗,Sm2O3为0.05mol时是样品的一个过渡组分.     

Bi_5Fe_(0.7)Ni_(0.3)Ti_3O_(15)多铁陶瓷的电磁性能

采用传统的固相烧结工艺制备出Bi5Fe0.7Ni0.3Ti3O15(BFNT)多铁陶瓷样品,研究镍离子基团的植入对材料的微观结构、磁性能和电性能的影响.X射线衍射谱显示BFNT样品的4层Aurivillius相已形成.室温下,BFNT样品具有铁磁性,其剩余磁化(2Mr)和矫顽场(2Hc)分别为0.086 A.m2.kg-1和18.5 kA.m-1.样品磁性的增强可能来源于局域的Fe—O—Ni的耦合.介电温度谱的测试结果表明:与Bi5FeTi3O15(BFTO)比较,BFNT的铁电相变温度降低,低温段的介电峰具有明显的弛豫特征,该弛豫可能与磁有关.室温下,当外加电场为24.5 MV.m-1时,样品的剩余极化(2Pr)和矫顽场(2Ec)分别为0.069 C.m-2和14.3 MV.m-1.     

(1-x)Pb(Sc_(0.5)Ta_(0.5))O_3-xPbTiO_3弛豫铁电陶瓷介电和压电性能的研究

采用氧化物混合烧结法,在烧结温度为1250℃的条件下,制备了(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPbTi O3弛豫铁电陶瓷,并对其压电性能和介电性能进行了研究.发现在x=0.45时,(1-x)Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-xPbTi O3弛豫铁电陶瓷体系具有较好的压电性能和介电性能,实验结果表明该体系的准同型相界应该在x=0.45附近.     

LuFeO_3陶瓷的掺杂改性研究

采用传统的固相烧结工艺,制备了不同Bi掺杂量的LuFeO3陶瓷样品,并对样品的结构,磁性能和介电性能进行了相关研究。研究结果表明:A位的Bi掺杂有助于改善LuFeO3陶瓷的磁性能;同时对Bi掺杂LuFeO3陶瓷的温度介电谱的研究发现其表现为典型的介电弛豫行为,通过介电损耗弛豫峰激活能的拟合研究了介电弛豫形成的机制。     

Ca0.85Bi0.10Cu3Ti4O12陶瓷的介电性能研究

利用固相反应法制备了Ca0.85Bi0.10Cu3Ti4O12 （BCCTO）高介电陶瓷材料.通过X射线衍射、介电频谱、阻抗谱和I-V特性曲线等测试,研究了不同烧结时间对BCCTO陶瓷结构和介电性能的影响.研究发现不同烧结温度的BCCTO陶瓷均为立方相钙钛矿结构,随烧结时间的延长其介电常数和非线性特性均有明显提高,样品表现出明显的Maxwell-Wagner （M-W）弛豫特征,表明样品中包含半导型的晶粒和绝缘层,这种IBLC结构对其介电和I-V特性都有重要贡献,延长烧结时间可以显著增强M-W弛豫特性.     

Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体制备与性能研究

采用传统的固相反应法合成Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料的晶粒电导率可以达到1.51×10-3 S/cm,是Na0.5Bi0.5TiO3材料电导率的5.5倍。在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E= 0.80 eV和t0= 6.12×10-13 s,氧离子在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na0.5Bi0.5TiO3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。     

不同烧结条件下Li5La3Nb2O12中锂离子扩散的研究

通过介电损耗谱分析研究了不同烧结条件下锂离子导体Li5La3Nb2O12中锂离子的扩散。在介电损耗谱中观察到一个明显的弛豫峰,通过非线性拟合的方法得到了其弛豫参数,烧结温度为1 123 K的Li5La3Nb2O12样品弛豫参数:激活能E=0.54 eV,指前因子τ0=0.9×10-14 s;烧结温度为1 173 K的Li5La3Nb2O12样品的弛豫参数为激活能E=0.4 eV,指前因子τ0=2.7×10-12 s。后者锂离子扩散激活能小于前者,更适合于锂离子的扩散。结合晶体结构分析可得,该弛豫峰来自于锂离子在不同八面体(48 g)之间的扩散。     

基于频域介电谱法的油纸绝缘系统弛豫函数与微水及温度关系

为了分析油纸绝缘系统的介电谱与频率和微水含量及温度变化之间的关系,在实验室搭建了测试装置。根据测试结果,研究了水分及温度对变压器主绝缘系统的影响规律及其影响机理,通过傅里叶逆变换得到复合绝缘体系的弛豫函数。结果表明：含有3个弛豫项的物理模型,可以较好反映油纸绝缘的弛豫及其微观极化机制,微水和温度对弛豫函数的影响较大且影响规律不同。     

氮气氛围下热处理的Na0.5Bi0.5TiO3薄膜的低温介电性能研究

采用溶胶凝胶法在LiNaO3(LNO)衬底上制备Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)薄膜.部分NBT薄膜在氮气氛围下进行了热处理,记为NBT-N2.在100～400 K的温度范围内,测量了NBT-N2的介电性能.NBT-N2薄膜的介电频谱中出现了损耗峰,存在弛豫现象.利用Arrhenius公式拟合弛豫所对应的激活能,发现在NBT-N2薄膜中存在2个热激活过程:一个对应氧空位电离引入的极化子的跳跃跃迁;另一个对应导电电子与偏离氧八面体中心的Ti离子之间的耦合.此外,采用复阻抗谱分析了NBT-N2薄膜中的介电弛豫过程,在测试温度范围内,随着温度的升高,该弛豫过程逐渐趋向于理想的德拜模型.     

氮气氛围下热处理的Na（0.5）Bi（0.5）TiO3薄膜的低温介电性能研究

采用溶胶凝胶法在LiNaO3（LNO）衬底上制备Na0.5Bi0.5TiO3（NBT）薄膜.部分NBT薄膜在氮气氛围下进行了热处理,记为NBT-N2.在100～400 K的温度范围内,测量了NBT-N2的介电性能.NBT-N2薄膜的介电频谱中出现了损耗峰,存在弛豫现象.利用Arrhenius公式拟合弛豫所对应的激活能,发现在NBT-N2薄膜中存在2个热激活过程：一个对应氧空位电离引入的极化子的跳跃跃迁;另一个对应导电电子与偏离氧八面体中心的Ti离子之间的耦合.此外,采用复阻抗谱分析了NBT-N2薄膜中的介电弛豫过程,在测试温度范围内,随着温度的升高,该弛豫过程逐渐趋向于理想的德拜模型.