铌酸盐材料的介电性能研究

发布时间：2017-04-07 12:14

  本文关键词：铌酸盐材料的介电性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着微电子行业以及储能材料行业的不断发展,介电功能材料是尾随21世纪迅猛发展的生物技术、纳米技术与新材料技术、新能源和环保技术等而迅速兴起的一个崭新的前沿领域。该领域将逐渐成为未来研究的热点领域。到目前来为止,材料领域的许多专家以及研究学者、高科技公司已经投入了大量的资金、设备和人力来开发出一种具有高的介电常数、高电阻、低的介电损耗、廉价、低的烧结温度、并且在很宽的温度范围和频率范围都保持优异介电性能稳定性的材料。尽管,许多专家已经发现了一些巨介电材料,比如：CaCu3Ti4O12、LuFe2O4、 La15/8Sr1/8NiO4、Li-和Ti-掺杂的NiO等等。但是,它们都或多或少的存在一些不足,还不能满足现代工业社会的需求。为此,大家提出一些和这种巨介电特性紧密相关的介电物理理论来解释这些材料的优异性能,从而从理论方面提出提升材料整体性能的最优手段。也就是说,深入地了解介电物理的本质具有极高的价值。近些年,一些科学家发现M2+Nb2O6 (Ca, Nb, Ni, Mg, Zn)等材料在微波介电材料领域具有良好的应用价值。所以,这里我们就在其中选出了两个代表性材料,M2+Nb2O6(Ca,Zn),去深入研究其在低频领域的介电物理本质：下面为一些有意义的结果：1.CaNb2O6陶瓷,在400K以下时,样品表现为本征介电响应,介电常数为18.06。温度超过400K以后,相继出现三套和氧空位有关的弛豫,第一套弛豫是一种Maxwell-Wagner弛豫,它是由于氧空位的不均匀分布造成的Surface-layer效应引起的。第二套和第三套弛豫都是属于电导弛豫,分别是因为带一个电荷的氧空位和带两个电荷的氧空位的迁移引起的。有意思的是,样品在843K左右出现了一个相变,这个相变的出现造成了弛豫在此温度前后激活能发生突变,并且发现其和氧空位有着密切的关系。通过对比我们发现,此相变是由于氧空位的静态无序到动态无序引起的。2. ZnNb2O6陶瓷则在150℃以下表现为本征介电响应,介电常数为20.9。温度超过150℃以后,出现了三个氧空位相关的弛豫,R1和R2属于样品内部自发的弛豫,R3是由于外加偏压诱发的新的弛豫。经过分析我们得出,R1是由于跳跃氧空位引起的极化子弛豫。R2和R3都属于Maxwell-Wagner弛豫,不过R2是由晶界对氧空位的间歇性阻挡引起的Maxwell-Wagner弛豫,R3是由电极材料对氧空位的阻隔引起的Maxwell-Wagner弛豫。
【关键词】：介电性能 阻抗分析 电子模量谱 Maxwell-Wagner弛豫 电导谱
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 引言9-11
• 1.2 电介质材料的简介11-13
• 1.2.1 电介质材料的概念11
• 1.2.2 电介质材料的应用11-12
• 1.2.3 电介质材料的研究现状12-13
• 1.3 铌酸盐材料的研究历史和现状13-14
• 1.4 本文的研究内容和研究意义14-16
• 第二章 电介质物理基础理论16-28
• 2.1 电极化相关概念16-21
• 2.1.1 电介质分类16-17
• 2.1.2 主要的极化机制17-21
• 2.2 交变电场下的电介质性能研究21-28
• 2.2.1 常见的介电参数及其内部的联系22
• 2.2.2 介电弛豫的产生22-28
• 第三章 样品制备与表征28-33
• 3.1 样品制备28-30
• 3.1.1 制备流程28-29
• 3.1.2 M~(2+)Nb_2O_6(M=Ca,Zn)样品的制备29-30
• 3.2 样品表征30-32
• 3.2.1 XRD物相分析30-31
• 3.2.2 SEM(扫描电子显微镜)表面形貌分析31-32
• 3.3 实验设备32-33
• 第四章 CaNb_2O_6低频介电性能的研究33-48
• 4.1 形貌结构表征33-34
• 4.2 低频介电性能分析34-46
• 4.2.1 低温介电性能34-35
• 4.2.2 高温介电性能35-45
• 4.2.3 氧空位相关的相变45-46
• 4.3 本章小结46-48
• 第五章 ZnNb_2O_6材料介电性能的研究48-59
• 5.1 形貌结构表征48-49
• 5.2 介电性能的研究49-58
• 5.2.1 基本介电性能49-53
• 5.2.2 偏压诱发的新的弛豫53-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 全文总结59-60
• 参考文献60-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69

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