(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷的结构及电学性能:点缺陷效应研究进展

从点缺陷效应角度综述了无铅压铁电陶瓷(Na0.5 Bi0.5)0.94 Ba0.06 TiO3的结构和电学性能研究进展,分析了(Na0.5 Bi0.5)0.94 Ba0.06 TiO3陶瓷中点缺陷的类型和存在方式,给出了描述陶瓷点缺陷的相关手段,重点讨论了3种引入点缺陷的手段:离子非计量比、离子掺杂、生长工艺,分析三者...     

Bi0.5Na0.5TiO3基无铅压电陶瓷的研究进展

综述了国内外关于Bi0.5Na0.5TiO3(记为BNT)基无铅压电陶瓷材料的最新研究进展。着重介绍了BNT基无铅压电陶瓷的新制备工艺,掺杂改性对该陶瓷体系压电性能的影响及目前其压电性能改进的研究成果,并对其发展趋势做了展望。     

(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷的制备及其电学性能研究

采用固相合成法制备了(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.94)Ba_(0.06)Ti_(1-x)Zr_xO_3(x=0-0.05)压电陶瓷,通过XRD、SEM和电学性能测试方法研究了不同含量ZrO_2对陶瓷样品结构和性能的影响.XRD分析发现,ZrO_2的掺杂没有改变陶瓷的钙钛矿结构,但Zr元素的掺杂使得晶胞参数减小;SEM图片显示,随着ZrO_2的加入,样品平均晶粒尺寸减小,且晶粒尺寸分布更加均匀;ZrO_2的加入显著影响了样品的电学性能,随着ZrO_2的加入,室温剩余极化强度(P_r)、矫顽场(E_c)和压电常数(d_(33))都先增加后减小,当x=0.01时P_r和E_c分别达到最大值35.7μC/cm~2和4.72kV/mm,当x=0.03时d_(33)达到最大值144pC/N;随着ZrO_2的加入,陶瓷样品常温介电常数增大,退极化温度T_d逐渐下降,且各样品都具有典型的弛豫特性.     

制备工艺对织构化0.94(Na0.5K0.5)NbO3-0.06LiNbO3无铅压电陶瓷结构及性能的影响

采用两步法烧结工艺制备高织构化的0.94(Na0.5K0.5)NbO3-0.06LiNbO3(简称为KNLN6)无铅压电陶瓷。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、铁电测试系统和准静态分析仪研究制备工艺对织构化KNLN6陶瓷显微结构和铁电压电性能的影响,并确定最佳的极化工艺。结果表明:随着第一步烧结温度的提高,织构化KNLN6压电陶瓷有序度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐变大,矫顽场(Ec)逐渐降低,剩余极化强度(Pr)先增加后降低。当极化条件为极化电压25 kV/cm、极化温度80℃、极化时间15 min时,在1 180℃保温5 min,然后在1 000℃保温10 h的高织构化KNLN6陶瓷的压电常数(d33)达到282 pC/N,较之前文献报导提高20%。     

(Na0.5Bi0.5)TiO3基无铅压电陶瓷材料的研究进展

综述了国内外关于(Na0.5Bi0.5)TiO3(简称BNT)基无铅压电陶瓷材料的发展进程及研究现状,着重介绍了BNT基无铅压电陶瓷的制备工艺和掺杂改性,并对其发展趋势进行了展望.     

K0.5Na0.5NbO3陶瓷的冷烧及其介电与铁电性能

结合普通球磨与高能球磨法,制备了具有纯相、平均粒度约100 nm的K0.5 Na0.5 NbO3前驱粉体,前驱粉体加入一定量的去离子水作为液相,采用冷烧并退火工艺制备具有简单组成的K0.5 Na0.5 NbO3陶瓷.研究了冷烧温度、冷烧时间、压力等对冷烧试样物相和致密性的影响,对冷烧试样在不同温度进行退火,研究了退火温...     

溶胶-凝胶法制备(Bi0.5Na0.5)0.94 Ba0.06TiO3粉体

用溶胶-凝胶法制备了(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(BNBT-6)的稳定溶胶,经退火处理得到了BNBT-6无铅压电陶瓷粉体.用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS)对粉体的晶体结构、颗粒形态、原子价态及粉体组成进行了研究.结果表明800℃退火处理的粉体样品呈单一的钙钛矿结构,晶粒大小在125～200nm左右.XPS定性分析发现所制样品中含有Bi、Na、Ba、Ti等4种元素.定量分析表明样品中Ti离子与Bi离子的摩尔比为1:0.33.     

CeO2掺杂(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3压电陶瓷的电子性能与微观结构

采用传统陶瓷工艺制备了CeO2掺杂(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(缩写为 BNBT6)无铅压电陶瓷.研究了CeO2掺杂量(0～1.0wt%)对BNBT6陶瓷的密度、相结构、微观结构及介电与压电性能的影响.XRD表明,CeO2掺杂量在0～1.0%wt之间变化,没有改变BNBT6陶瓷纯的钙钛矿结构.SEM表明,少量的CeO2掺杂,改变了陶瓷的微观结构.介电温谱表明,随着CeO2掺杂量的增加,铁电相向反铁电相转变温度(Td)降低. 室温下,CeO2掺杂量为0.4wt%时,BNBT6陶瓷样品有很好的性能:密度为5.836g/cm3,压电常数为136pC/N,平面机电藕合系数为30.3%, 相对介电常数为891, 介电损耗为0.0185.     

(Bi0.94(Na0.94-xLix))0.5Ba0.06TiO3压电陶瓷的电性能与微观结构

采用传统陶瓷工艺制备了(Bi0.94(Na0.94-xLix))0.5Ba0.06TiO3(缩写为BNBT6 - xL)无铅压电陶瓷.研究了Li+取代A位Na+后,(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3(缩写为BNBT6)陶瓷的物性变化.x在0.01 ～0.11之间变化,BNBT6陶瓷三方-四方共存的晶体...     

Ca2+含量对(Na0.5Bi0.5)1-xCaxBi4Ti4O15层状压电陶瓷的居里温度和性能的影响

采用传统固相法制备铋层状(Na0.5Bi0.5)1-xCaxBi4Ti4O15(NCBT)压电陶瓷,其中x=0.1、0.2、0.3和0.4。利用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、同步热分析仪(STA)、阻抗分析仪等对陶瓷的结构和性能进行表征,分析不同Ca2+含量对NCBT压电陶瓷的居里温度和压电性能的影响。结果表明:在x=0.3条件下制备的NCBT陶瓷性能最佳,压电常数(d33)为17.7 pC/N,介电常数(εr)和介电损耗(tanδ)分别为163.8和0.28%(频率1 kHz),居里温度(Tc)为647.6℃。     

(Bi0.5 Na0.5)TiO3-BaTiO3系陶瓷的介电弛豫性能

采用传统压电陶瓷固相合成法制得了纯钙钛矿相的(1-x)(Bi0 5Na0.5)TiO3-xBaTiO3(J=0．02,0．04,0．06,0．08,0．10)(简写作BNBT)系无铅压电陶瓷研究了1kHz条件下室温到400℃的温度范围内BNBT试样的介电温谱以及3种不同频率下(1、10、100kHz)BNBT-6试样的介电温谱,发现材料在研究组成范围内均为弛豫型铁电体。采用HRTEM研究了该系统的畴结构,表明BNBT钙钛矿结构铁电体的介电性能与复合离子的有序无序排列密切相关,纳米尺度有序微畴对介电弛豫起着重要作用。     

CeO2掺杂(Bi0.94Na0.89Li0.05)0.5Ba0.06TiO3压电陶瓷的微观结构与电性能

采用传统陶瓷工艺合成了CeO2掺杂(Bi0.94Na0.89Li0.05)0.5Ba0.06TiO3 (缩写为 BNBT6-0.05L)无铅压电陶瓷.研究了CeO2掺杂量(质量百分比为0~1.0%)对BNBT6-0.05L陶瓷相结构、体密度、微观结构及压电与介电性能的影响.XRD表明,CeO2扩散进入了BNBT6-0.05L陶瓷晶格内形成了纯的钙钛矿相.SEM表明,少量的CeO2掺杂,改变了陶瓷的微观结构.介电温谱表明,随着CeO2掺杂量的增加,铁电相向反铁电相转变温度(Td)降低. 室温下,CeO2掺杂量为0.2%时,BNBT6-0.05L陶瓷样品有很好的性能:体密度为5.901 g/cm3,压电常数为142 pC/N,平面机电藕合系数为31.3%, 相对介电常数为860, 介电损耗为0.02     

掺锰改性(Bi_(0.5)Na_(0.5))_(0.94)(Ba_(0.5)Sr_(0.5))_(0.06)TiO_3压电陶瓷的性能和微结构

采用传统陶瓷生产工艺制备了新型(Bi0.5Na0.5)0.94(Ba0.5Sr0.5)0.06Ti O3 x(wt%)MnO2体系无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的晶相结构、表面形貌、压电和介电性能.结果表明,该体系具有单一的钙钛矿结构;具有良好的压电性能,其压电常数d33为101pC/N,机电耦合系数kp为0.21,机械品质因素Qm为192,且具有较低的介质损耗(tanδ=0.0217).在1200℃,2h的烧结条件下,能够获得致密的陶瓷体;MnO2的添加量对晶粒生长具有一定的限制作用,随着Mn元素的含量增加,晶粒尺寸变大;与不添加Mn元素的陶瓷样品相比,添加少量Mn元素可以使晶粒尺寸变小,且更均匀.     

Ga2O3掺杂的(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3无铅压电陶瓷的微观结构与性能研究

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3+x(质量分数)Ga2O3无铅压电陶瓷,研究了掺杂不同Ga2O3含量对(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3陶瓷的晶相、微观结构和电学性能的影响.研究结果表明:x在0～2变化范围内,陶瓷为单一四方相的钙钛矿结构,具有良好的铁电性能;随着体系中Ga2O3含量的增加,陶瓷的最佳烧结温度逐渐降低;Ga2O3的掺杂导致陶瓷晶粒变小,陶瓷的铁电四方相-顺电立方相的转变温度即居里温度TC有少许上升,但陶瓷的压电性能明显劣化.     

(K,Na)NbO3基无铅压电陶瓷温度稳定性的研究与进展

基于可持续发展的迫切需求,环保型无铅压电陶瓷成为当前压电铁电领域的研究前沿和热点之一.近年来,铌酸钾钠((K,Na)NbO₃,KNN)基无铅压电陶瓷因其迅速提升的压电性能,备受研究者所关注,有望取代部分铅基压电陶瓷.特别是新型相界、纳米畴等调控手段有效提升KNN基陶瓷压电系数至部分铅基水平,使其表现出优异的应用前景,有望应用于加速度传感等器件.然而相比迅速发展的压电性能,KNN陶瓷的压电温度稳定性仍相对进展缓慢,主要归结于其多晶型相界的特征,阻碍其面向实际应用发展.因此,该文结合国内外研究进展,针对KNN基无铅压电陶瓷,重点介绍了其压电系数和电致应变的温度稳定性的研究进展,并对今后该陶瓷温度稳定性的研究提出了一些展望.     

烧结温度对(K_(0.44)Na_(0.5)Li_(0.06))(Nb_(0.94)Sb_(0.06))O_3陶瓷结构和电学性能的影响

采用传统陶瓷烧结工艺制备了(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.94Sb0.06)O3无铅压电陶瓷,研究了不同烧结温度对(K0.44Na0.5Li0.06)(Nb0.89Ta0.05Sb0.06)O3陶瓷的晶相、微观形貌、压电、介电和铁电性能的影响.研究结果表明:在不同烧结温度下,XRD衍射分析表明陶瓷样品都形成了钙钛矿的正交相结构,但具有不同的SEM形貌和电学性能.在烧结温度1 060℃时晶粒发育比较完全,致密性较高;且陶瓷具有最佳的电学性能:d33=233 pC/N,k p=49%,εr=1 172和P r=24μC/cm2.     

La~(3+)掺杂Bi_(0.5)(Na_(1-x-y)K_xLi_y)_(0.5)TiO_3陶瓷的微结构与电学性能

利用传统的电子陶瓷工艺制备了La^3＋掺杂Bi0．5（Na1-x-yKxLiy）0．5TiO3无铅压电陶瓷,研究了La^3＋掺杂对该体系陶瓷的介电压电性能与微观结构的影响．结果表明,少量的La^3＋掺杂可以改善该陶瓷的微结构;当掺杂量为0．1％时,该陶瓷体系的压电性能有较大的改善,室温下该体系配方的压电常数d33可达215pC／N,径向机电耦合系数kp达到37．4％,但同时介电损耗增大,机械品质因子降低．当掺杂量达到1．5％以后,陶瓷的压电性能严重下降．     

无铅压电（1-x）Bi0.5Na0.5TiO3-xBaNb2O6陶瓷的热学性质及压电性能研究（英文）

利用传统的陶瓷制备工艺制备了(1-x)(Bi0.5Na0.5)TiO3-xBaNb2O6无铅压电陶瓷,并对不同含量BaNb2O6的陶瓷的热学性质、微观结构、介电性能以及压电性能进行了研究.通过DSC测试得到陶瓷的预烧温度和烧结温度分别为850℃和1 180℃.XRD结果显示在850℃下合成的陶瓷粉料为单一的钙钛矿结构.随着BaNb2O6含量的增加,材料的弥散性相变使材料又典型铁电体向弛豫铁电体转变,这种行为是由于A离子空位所引起的.BNTBN-x陶瓷的矫顽场也随着BaNbO含量的增加而降低.     

Bi2(Se0.53Te0.47)3纳米线的制备及其圆偏振光致电流效应

采用化学气相沉积法制备Bi₂(Se_0.53Te_0.47)₃纳米线,利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对其进行表征,并研究样品的圆偏振光致电流效应(circular photogalvanic effect, CPGE).利用1 064 nm激光激发,分别测试激光入射面垂直于纳米线和平行于纳米线时的CPGE电流.实验结果表明,测得的CPGE电流主要来自纳米线的拓扑表面态.激光垂直入射纳米线时的CPGE电流不为0,说明CPGE电流来源于纳米线能带的六角翘曲效应.本研究测得的Bi₂(Se_0.53Te_0.47)₃纳米线的CPGE电流比文献报导的Bi₂(Te_0.23Se_0.77)₃纳米线增大2倍以上,这是因为Te组分的增加不但使得费米能级更加靠近狄拉克点,还降低了纳米线中载流子复合的概率,二者共同作用,使得CPGE电流增大.     

过量Na+对(K0.5Na0.5)NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷相组成及结构的影响

通过固相反应法预合成0.94(K0.5Na0.5)NbO3-0.06LiNbO3(KNLN6)无铅压电陶瓷粉体。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对KNLN6试样进行性能表征。结果表明:按化学计量配比合成的KNLN6粉体中含有K3Li2Nb5O15(KLN)第二相;Na2CO3摩尔分数过量5%时,可有效地消除第二相KLN,从而获得单一钙钛矿结构的KNLN6粉体,同时,粉体的预烧温度降低了50℃;在1070℃下烧结2 h制备的Na2CO3过量5%的无铅压电陶瓷中,KNLN6晶体具有A位无序的单一正交钙钛矿结构,晶粒呈立方体状,平均尺寸约为10μm。