Bi基焦綠石型氧化物介電性能研究.pdf

1、本文從離子替代角度出發(fā),利用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備一系列的Bi基立方焦綠石(Bi1.5ZnNb1.5O7)材料,對(duì)不同離子替代的材料進(jìn)行表面形貌,相結(jié)構(gòu),介電性能的表征,探討不同離子A位、B位單獨(dú)替代和共同替代對(duì)α-BZN陶瓷微觀結(jié)構(gòu)和介電性能及結(jié)晶化學(xué)特性的作用規(guī)律,特別是對(duì)低溫下弛豫現(xiàn)象的影響。
　　(1)選用不同價(jià)態(tài)和離子半徑均小于Bi3+的Dy3+和Ta5+離子進(jìn)行替代,探討A位離子替代對(duì)Bi焦綠石陶瓷的影響。當(dāng)Dy3+離子

2、替代量x≤0.15mol時(shí),BDZN樣品為單一的α-BZN相,而立方焦綠石相對(duì)高價(jià)態(tài)Ta5+離子的固溶度較小,當(dāng)替代量為0.05mol時(shí)BTZN體系就出現(xiàn)了第二相。Dy3+和Ta5+離子對(duì)結(jié)晶化學(xué)參數(shù)的影響也不相同:BDZN陶瓷樣品的鍵價(jià)和AV(O')[A4]隨著替代量的增加逐漸增大,而Ta5+離子替代樣品的鍵價(jià)和AV(O')[A4]則隨之減小。BDZN和BTZN陶瓷樣品在低溫區(qū)均出現(xiàn)了介電弛豫現(xiàn)象。結(jié)合公式Arrhenius對(duì)樣品低溫

3、介電弛豫特性進(jìn)行擬合得到:介電常數(shù)弛豫峰值溫度Tm隨著替代量的增加向低溫方向移動(dòng),低溫下激活能Ea減小。A位離子排列的無序性直接影響樣品的弛豫度ΔTf的變化。無序度的增加增強(qiáng)了BZN材料結(jié)構(gòu)上的松弛,晶胞中的弱束縛離子活躍性增強(qiáng),因此導(dǎo)致樣品的弛豫度增加。
　　(2)研究(Bi1.5Zn0.5)( Zn0.5Nb1.5-xNx)O7(BZNN,N=La3+,Ru4+,V5+,Ta5+,W6+和Mo6+)系列陶瓷的結(jié)構(gòu)和介電弛豫特性

4、。研究表明:在所有離子固溶度范圍內(nèi),BZNN樣品均保持立方焦綠石相。B位離子替代量的增加使得48f(O)的偏移量ζ隨之增大。利用Arrhenius對(duì)樣品低溫介電弛豫特性擬合結(jié)果表明:樣品激活能的變化與介電弛豫峰值溫度的移動(dòng)有直接的關(guān)系。隨著摻雜量的增加,La3+離子和Mo6+替代樣品介電弛豫峰的峰值溫度激活能減小,峰值溫度向低溫方向移動(dòng)。Ru4+,V5+,Ta5+和W6+離子替代樣品的介電弛豫峰的激活能增加,峰值溫度向高溫方向移動(dòng)。樣品

5、弛豫度△Tf的變化與鍵價(jià)和, A-O′之間的鍵能,BO6八面體扭曲程度以及晶胞無序度有較復(fù)雜的關(guān)系。
　　(3)本文研究Sc3+取代A位Bi3+,Ru4+取代B位Nb5+對(duì)α-BZN陶瓷的影響。隨著Ru4+替代量的增加,A位平均鍵長R(A-O')逐漸減小,B位理想鍵長R(B-O)增大,BSZNR樣品鍵價(jià)和AV(O')[A4]增大;鍵價(jià)和AV(O)[A2B2]逐漸減小。分析表明Ru4+離子的替代對(duì)A位離子的影響較明顯。利用修正的Cu