铁电测试仪在陶瓷的介电性能和弛豫铁电行为研究中的应用

利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电学参数测试仪和铁电测试仪研究了传统固相法制备的(1−y)Ba(Zr_{0 1}Ti_0.9)O₃−yBa(Zn_1/3Nb_2/3)O₃(y=0−0.0 5)陶瓷的显微结构、介电性能和铁电性能^[1]。结果表明，当y增加到0.05时，钛酸钡陶瓷为单相钙钛矿结构，平均晶粒度随y增加而减小，介电常数最大值εr_max在1 kHz处从8948降到1611，铁电−顺电相变温度T_m在1 kHz处从93℃下降到−89°C。组元诱导的弥散相变随y的增加而增强，高y值的体系具有类弛豫铁电行为，具有较强的T_m频散和T<T_m的介电常数，并伴有较强的弥散相变。剩余极化随y的增大而减小，而矫顽场则随y的增大先显著减小后增大。采用传统的固相法合成了(1−y)Ba(Zr_0.1Ti_0.9)O₃−yBa(Zn_1/3Nb_2/3)O₃ (y=0、0.0 1、0.0 2、0.0 3、0.0 4和0.0 5)(简称−−BZN)。以高纯BaCO₃(>99.0%)、ZrO₂(>99.0%)、Ti0₂(>98.0%)、ZnO(>99.0%)和Nb₂O₅(>99.0%)为原料。浆料在去离子水中球磨24 h后干燥，然后在1080 ℃空气中焙烧2 h。焙烧后，粉末再生并加入5wt.%的聚乙烯醇(PVA)造粒。在250 Mpa下模压得到生球后，在1360℃空气中烧结2 h。对于介电测量，将BQ−5311银浆涂覆在顶部和底部表面，在800°C下烧成10min。利用X射线衍射仪(Rigaku D/max 2500v/pc)，以2(°)/min的步长进行了Cu Kα辐照，确定了陶瓷的晶体结构。并用扫描电子显微镜(JSM−6480ESEM)观察了烧结体的表面形貌。利用纳米测量软件计算了−-BZN陶瓷的平均晶粒度。用−−200−300C铁电参数自动测量系统测量了TZDM180~230℃温度范围内的介电参数随温度的变化关系。利用辐射精密铁电测试仪获得了极化−电场(P−E)的磁滞特性。

[1] LU Da-yong, SUN Xiu-yun, TODA M. A novel high-k‘Y5V’ barium titanate ceramics co-doped with lanthanum and cerium [J]. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2007, 68: 650−664.

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