论文摘要
通过不同离子对BaTiO3的掺杂改性使BaTiO3基陶瓷成为主要的电介质材料之一，但是电子工业的快速发展对材料提出新的要求，如何获得介电性能更好材料一直是BaTiO3陶瓷研究的热点。虽然BaTiO3的掺杂改性的规律不断被报道，但是BaTiO3的掺杂改性的机理尚不成熟，为了进一步开发性能良好的BaTiO3基介质陶瓷，本论文从施、受主共掺杂的角度对BaTiO3进行掺杂改性。分别以受主杂质Mn2+结合A位离子La3+、Bi3+和B位离子Nb5+、Zr4+、Sn4+组合掺杂，以受主杂质Co3+结合A位离子La3+、Bi3+和B位离子Nb5+、Zr4+、Sn4+组合掺杂和以Cu结合A位离子La3+、Bi3+和B位离子Nb5+、Zr4+、Sn4+组合掺杂进行对比，通过介电温谱、介电频谱、介电损耗谱、电滞回线和压电系数的测量来研究施、受主共掺杂对BaTiO3介电性能的影响。测试结果进行综合性能分析表明：（1）BaTiO3陶瓷介电常数与配方中施主杂质与受主杂质的比有关，当施主杂质与受主杂质的比较大时，ε-T曲线趋于平缓，BaTiO3陶瓷呈现弛豫铁电体的性质；当施主杂质与受主杂质的比较小时，ε-T曲线出现较尖锐的居里峰，BaTiO3陶瓷呈现普通铁电体的性质。掺杂使BaTiO3陶瓷存在无规电场和应力场的假定能较好解析这一现象。（2）在室温下，BaTiO3陶瓷电滞回线与配方中施主杂质与受主杂质的比有关。当施主杂质与受主杂质的比较大时，电滞回线的斜率较小。当施主杂质与受主杂质的比较小时，电滞回线的斜率较大。这点与所测介电常数表现出的特性相符。（3）在室温下，BaTiO3陶瓷压电系数与试样铁电性能有关：Pr大的试样，d33相对较大。由于当施主杂质与受主杂质的比较大时，BaTiO3陶瓷的Pr大，所以d33相对较大；当施主杂质与受主杂质的比较小时，BaTiO3陶瓷的Pr小，所以d33相对较小。（4）适量的MnCO3或Co2O3不仅可以提高BaTiO3陶瓷的绝缘性能，而且可以降低介电损耗。在室温下BaTiO3陶瓷介电损耗与配方中施主杂质与受主杂质的比有关。当施主杂质与受主杂质的比较大时，介电损耗随频率的增加而增大，电导率相对较小。当施主杂质与受主杂质的比较小时，tg δ-f曲线表现为电导损耗特征，电导率相对较大。以晶界中变价离子的存在较合理解析了这一现象。（5）在室温下BaTiO3陶瓷介电损耗与配方中是否掺杂Cu有关。Cu能够降低tgδ-T曲线中低温端的介电损耗，而且适量的Cu可以使介电损耗大幅度降低，但过量的Cu又使介电损耗增大。而且只要掺杂Cu，试样的电导率较大，跟试样的tg δ-f曲线表现为电导损耗特征相匹配。