碱土金属—钛酸钡基陶瓷的缺陷化学与介电性能的研究

发布时间：2017-07-08 19:31

  本文关键词：碱土金属—钛酸钡基陶瓷的缺陷化学与介电性能的研究

  更多相关文章： 碱土金属 缺陷化学 氧空位 介电性质 电子顺磁共振

【摘要】：本论文通过混合氧化物路线制备了不同系列的钛酸钡基陶瓷,然后使用X射线,拉曼,扫描电镜,电子顺磁共振和介电测试对一系列碱土金属-钛酸钡基的陶瓷样品的晶体结构,介电性质,位占据和缺陷化学进行了研究。目前,电子顺磁共振技术(EPR)使陶瓷材料的缺陷化学方面的研究越来越方便。任何陶瓷都有一定的电子浓度,不可能绝对的绝缘。当陶瓷中的奇电子进入晶格中的空位,就会产生一个新的信号。该信号的g因子不同于自由电子的ge=2.0023。因此,它可以作为一种检测空位缺陷的有力工具。(1)研究1300 1500°C制备Ba_(1-x)Ca_xTiO_3(x=0.03)陶瓷(BCa_3T)发现:在测试温度低于-100°C时的菱方相条件下,绝缘的四方相BCa_3T陶瓷样品中发现了一个g=1.955的EPR信号,此时样品的电阻率为108?.cm,这个信号应该是电离的氧空位缺陷产生。在1300°C制备的BCa_3T样品还满足X6S的介电规格(ε′=1750)。由于部分的Ca2+占据了Ti位,导致陶瓷中可以同时存在Ba空位,Ti空位,和O空位,这三种空位缺陷。(2)通过研究不同烧结温度下制备的(Ba_(1-x)Mg_x)TiO_3(x=0.015)(BMT)陶瓷,发现Mg~(2+)离子可以很容易的占据Ba位,并稳定存在。随着烧结温度的提高,陶瓷由伪立方变为四方相,最后为四六方混合相的结构。EPR测试中发现了Ti空位的信号。(3)对于(Ba_(1 x)Er_x)(Ti_(1 x/2)Mg_(x/2))O_3陶瓷,它的介电峰居里温度(Tm)随着掺杂量x的增加而线性降低,当掺杂量x=0.05时出现了满足“Y5V”型介电规格的陶瓷。但是x=0.02的样品有很好的介电稳定性,当T≤60°C时介电常数ε′=1660 1990,ε′最小值在室温。随着测试温度(T)从室温向低温方向减少,ε′缓慢增加。当x到达固溶度0.03时,陶瓷为四方钙钛矿结构,当x≥0.04时出现了非常少的第二相Er_2Ti_2O_7。由于Ba位的Er~(3+)离子可以加强拉曼光谱中的荧光效应,该现象可以作为一个标记,从而说明了BETM陶瓷中Er~(3+)和Mg~(2+)分别主要占据Ba位和Ti位。实验发现Mg~(2+)占据Ba位的可能性很小。(4)对于不同烧结温度(1250°C,1350°C和1400°C)制备的(Ba_(1-x)La_x)(Ti_(1-x)/2Mgx/2)O_3(x=0.03)陶瓷,研究发现烧结温度对陶瓷样品的介电性质和空位缺陷有很大的影响。烧结温度TS=1250°C制备的陶瓷满足X8R介电规格。(5)通过研究1400°C制备的(Ba_(1-x)Lax)(Ti_(1-x)Er_x)O_3和(Ba_(1-x)Lax)(Ti_(1-y-x/4)Er_y)O_3陶瓷发现,这些陶瓷样品均为非单相,而产生的杂相中有Er_2Ti_2O_7相存在。有少量Er离子不可避免的进入Ba位,进一步引起荧光效应。
【关键词】：碱土金属 缺陷化学 氧空位 介电性质 电子顺磁共振
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 钛酸钡(BaTiO_3)的结构10-11
• 1.2 BaTiO_3的介电性质11-14
• 1.2.1 电容器的规格12
• 1.2.2 钛酸钡的介电常数和介电损耗12-13
• 1.2.3 介电谱图13-14
• 1.3 制备BaTiO_3陶瓷的常见方法的优缺点比较14
• 1.4 研究的背景和内容14-17
• 第2章 实验17-23
• 2.1 BaTiO_3基陶瓷实验原料17
• 2.2 实验仪器17-18
• 2.3 实验流程18-19
• 2.3.1 配比称量和一次研磨18
• 2.3.2 预烧18
• 2.3.3 掺胶、压片18
• 2.3.4 烧结18-19
• 2.3.5 陶瓷片的处理及测试19
• 2.4 样品数据的收集与处理19-23
• 2.4.1 XRD测试19-20
• 2.4.2 拉曼测试20
• 2.4.3 SEM测试20-21
• 2.4.4 DTC测试21
• 2.4.5 EPR测试21-23
• 第3章 R(Ca,Mg)掺杂BaTiO_3陶瓷性质研究23-38
• 3.1 Ca掺杂BaTiO_3陶瓷的结构及氧空位缺陷23-32
• 3.1.1 背景介绍23-24
• 3.1.2 实验过程24-25
• 3.1.3 结果和讨论25-32
• 3.2 Mg掺杂BaTiO_3陶瓷的结构和缺陷化学32-38
• 3.2.1 背景介绍32-33
• 3.2.2 实验过程33
• 3.2.3 结果和讨论33-38
• 第4章 Er/Mg共掺杂BaTiO_3的介电性能和缺陷化学38-54
• 4.1 背景介绍38-39
• 4.2 实验过程39
• 4.3 结果和讨论39-54
• 第5章 La/R(Mg,Er)共掺杂BaTiO_3的性质研究54-61
• 5.1 La/Mg共掺杂BaTi O_3的介电性能54-56
• 5.1.1 背景介绍54
• 5.1.2 实验过程54
• 5.1.3 结果和讨论54-56
• 5.2 La/Er共掺杂BaTiO_3的固溶性研究56-61
• 5.2.1 背景介绍56-57
• 5.2.2 实验过程57
• 5.2.3 结果和讨论57-61
• 第6章 结论61-63
• 参考文献63-69
• 作者简介69-70
• 硕士期间发表的学术论文70-71
• 致谢71

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本文编号：536015