M6Ti2Ta8O30与M6Ti2Nb8O30陶瓷（M=Ba、Sr、Ca）的介电性能与铁电相变

论文摘要

为探索适合高频和高压应用的介电与铁电陶瓷新材料,本论文系统地研究了充满型钨青铜三元体系MO-TiO2-Ta2O5（M=Ba,Sr,Ca）和MO-TiO2-Nb2O5（M=Ba,Sr）的组成、晶胞结构和介电性能之间的关系,并分析了后者驰豫相变特征。 在BaO-TiO2-Ta2O5（M=Ba,Sr,Ca）三元体系中,Ba6Ti2Ta8O30和Sr6Ti2Ta8O30为四方钨青铜结构,但Ca6Ti2Ta8O30的相组成为立方结构的CaTa2O6与少量的CaTiO3第二相。室温下,Ba6Ti2Ta8O30和Sr6Ti2Ta8O30为顺电相,具有高的介电常数、非常低的介电损耗以及相对较小的介电常数温度系数。然而,名义组成为Ca6Ti2Ta8O30的介电性能与Ba6Ti2Ta8O30和Sr6Ti2Ta8O30陶瓷相差甚远。Ca6Ti2Ta8O30具有较高的介电常数、近零介电常数温度系数以及较低的介电损耗。随着烧结条件的不同,介电常数几乎不变,但介电损耗以及介电常数的温度系数则较为敏感。BaO-TiO2-Ta2O5（M=Ba,Sr,Ca）钨青铜结构体系介电性能可调整空间很大,适用于高频电容器和温度补偿电容器,是一类很有希望的介电陶瓷。 在MO-TiO2-Nb2O5（M=Ba,Sr）三元体系中,室温下为铁电相的Ba6Ti2Nb8O30和Sr6Ti2Nb8O30陶瓷形成了四方钨青铜单相结构。我们研究了它们的微结构和介电性能,揭示了其弥散铁电相变的现象及其本质。与钙钛矿ABO3结构类似,钨青铜结构也是由数个BO6氧八面体共顶连接而成,并且可以从轴比101/2c/a偏离1的程度来推测氧八面体的扭转程度。在Ba6Ti2Nb8O30和Sr6Ti2Nb8O30陶瓷中,两者氧八面体的扭转程度相似,故有相似的居里温度（在1MHz时分别为155℃,160℃）。从相变温度附近拉曼光谱随温度的变化以及修正的居里—外斯定律中,我们可以得出,Ba6Ti2Nb8O30和Sr6Ti2Nb8O30的铁电相变属于位移型相变。由于每个晶胞中含有两种氧八面体,弥散相变的起源很可能是这些氧八面体的无序分布造成的。两种材料在室温下均显示出弱的铁电性,它们的2Pr均为4μC/cm2。 同时,我们对Ba6Ti2Nb8O30和Sr6Ti2Nb8O30在较小直流偏压下的可调度进行了初步研究,测量了室温及铁电相变温度附近,不同频率下介电常数对外加直流偏置电场（0～2kv/cm）的响应特性。在Tm附近、10kHz以及2.1kV/cm的直流偏置电场下,Ba6Ti2Nb8O30和Sr6Ti2Nb8O30获得最大的介电常数可调度分别为2.84%,0.34%,随外加直流偏压变化很小,故有望作为高压稳定的器件。 综上,本论文研究了MO-TiO2-Ta2O5（M=Ba,Sr,Ca）和MO-TiO2-Nb2O5

论文目录

• Abstract
• 摘要
• 第一章 前言
• §1.1 引言
• §1.2 介电响应基础理论
• §1.3 铁电体基础理论
• §1.4 钨青铜型介质陶瓷
• §1.5 本课题的提出及研究内容
• 参考文献
• 6Ti₂Ta₈O₃₀与Sr₆Ti₂Ta₈O₃₀介电陶瓷'>第二章 Ba₆Ti₂Ta₈O₃₀与Sr₆Ti₂Ta₈O₃₀介电陶瓷
• §2.1 前言
• §2.2 实验过程与方法
• §2.2.1 样品制备
• §2.2.2 样品性能表征
• §2.3 实验结果与讨论
• §2.3.1 相组成及微结构分析
• §2.3.2 介电性能评价
• §2.4 小结
• 参考文献
• 6Ti₂Ta₈O₃₀温度稳定型介电陶瓷'>第三章 Ca₆Ti₂Ta₈O₃₀温度稳定型介电陶瓷
• §3.1 前言
• §3.2 实验过程与方法
• §3.2.1 样品制备
• §3.2.2 样品性能表征
• §3.3 实验结果与讨论
• §3.3.1 相组成及微结构分析
• §3.3.2 介电性能评价
• §3.4 小结
• 参考文献
• 6Ti₂Nb₈O₃₀与Sr₆Ti₂Nb₈O₃₀驰豫铁电陶瓷'>第四章 Ba₆Ti₂Nb₈O₃₀与Sr₆Ti₂Nb₈O₃₀驰豫铁电陶瓷
• §4.1 前言
• §4.2 实验过程与方法
• §4.2.1 样品制备
• §4.2.2 样品性能表征
• §4.3 实验结果与讨论
• §4.3.1 微结构及相组成分析
• §4.3.2 介电性能评价
• §4.3.3 相变特性
• §4.3.4 电场调谐性
• §4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 总结
• 硕士期间发表论文清单
• 致谢