稀土摻雜鈦酸鋇的溶膠-水熱合成及其介電性能.pdf

1、隨著陶瓷電容器向著微型化、大容量方向發(fā)展的需求，尋求具有高性能的介電材料迫在眉睫。論文采用溶膠-水熱法合成了稀土離子(Dy3+, Nd3+, Y3+)摻雜鈦酸鋇(BaTiO3, BT)納米粉體，粉體呈單分散均勻分布的球狀顆粒。通過(guò)傳統(tǒng)無(wú)壓燒結(jié)技術(shù)燒結(jié)制備了稀土摻雜鈦酸鋇陶瓷，研究了陶瓷的介電性能，發(fā)現(xiàn)稀土離子的引入有利于細(xì)化陶瓷晶粒。
　　基于鈦酸鋇晶格體積和相組成的變化，初步推斷出了Dy3+在鈦酸鋇中的占位機(jī)制。當(dāng)Dy3+摻雜量

2、為4 mol％時(shí)，陶瓷樣品中Ba-位和Ti-位被Dy3+同時(shí)取代，形成了一種自補(bǔ)償機(jī)制。同時(shí)，由于化學(xué)組分不均勻引起的彌散相變行為，使其具有較好的介電溫度穩(wěn)定性。
　　通過(guò)X-射線(xiàn)光電子能譜、電子順磁共振、光致發(fā)光等對(duì)鈦酸鋇鍵結(jié)合、元素化學(xué)狀態(tài)以及晶體結(jié)構(gòu)的有序-無(wú)序結(jié)構(gòu)分析，證實(shí)了Nd3+傾向于進(jìn)入鈦酸鋇中的Ba-位，誘導(dǎo)鋇空位和氧空位以補(bǔ)償價(jià)態(tài)平衡的化學(xué)缺陷機(jī)制。變溫 X-射線(xiàn)衍射分析，證實(shí)了鈦酸鋇中典型正交-四方相變的存在，

3、而在Nd3+摻雜量為0.5 mol%陶瓷樣品中，非典型相變（未知相-四方相）的存在導(dǎo)致陶瓷在室溫附近具有超高介電常數(shù)(~750000)。
　　最后對(duì)比了稀土Y以及Nd/Y共摻對(duì)鈦酸鋇的影響，研究表明單獨(dú)摻雜和共摻條件下，Y3+均主要進(jìn)入鈦酸鋇晶格中的Ti-位。Y3+單獨(dú)摻雜對(duì)BT陶瓷居里峰移動(dòng)沒(méi)有影響，共摻條件下， Nd3+對(duì)居里溫度的降低作貢獻(xiàn)，Y3+對(duì)介電峰的寬化作貢獻(xiàn)，兩種稀土離子共同作用，使得鈦酸鋇陶瓷在室溫附近具有較寬的