铋基复合钙钛矿掺杂的(K 0.5 Na 0.5 )NbO 3 无铅介电陶瓷的电学性能研究
发布时间：2021-04-05 10:52
随着电子设备不断向轻量化、低成本和高品质方向发展,要求相应的元器件必须兼具小型化、高性能、低成本和环境友好等特征。铌酸钾钠基无铅介电陶瓷是一类备受关注的环境友好型电子材料,其各方面的综合性能较好,例如,高的居里温度为实现宽的介电温度稳定区间提供了可能,这一特点可以实现该材料在多层陶瓷电容器（英文简称MLCC）高温领域的应用。为了促进铌酸钾钠基陶瓷在该领域的发展,越来越多的研究者投身于其中,但是由于其在高温下金属元素（K,Na）的挥发导致(K0.5Na0.5)NbO3（KNN）的性能未达理想值,因此提高KNN的电学性能具有重大意义。本文采用传统的固相烧结法制备Bi(Cu2/3Nb1/3)O3（BCN）、Bi(Ni2/3Nb1/3)O3（BNN）、Bi(Ni3/4W1/4)O3（BNW）、Bi(Mg3/4Mo...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ABO3晶体结构图[6]
4具有铁电性能的材料重要特征是具有电滞回线，如图1.2所示为典型的P-E（极化强度-外加电场）回线[9]。在外加电场的作用下，随着电场强度的持续增大，到达某一值时会出现晶体内部只存在与电场方向相同的单个电畴，这时铁电体的极化强度达到饱和，如图C点位置。此时当电场开始降低时，晶体的极化强度也逐渐下降。当电场强度降到0值时，会存在一个剩余极化强度（Pr），这个剩余极化强度的产生，是由于陶瓷中不同晶相的存在以及晶相的对称性差使得之前翻转的电畴在返回到原来的位子上的路径变得困难。CB线段延长线与P轴的交点Ps表示电畴的自发极化强度，相当于每个电畴固有的极化强度。为了去掉Pr必须再加反向电场，使晶体中电场方向的电畴偶极矩与逆电场方向的电畴极矩相等，极化相消，Ec为使极化消失的电场，也是矫正极化状态的电场值，称为矫顽常图1.2电滞回线[9]Figure1.2Ferroelectrichysteresisloop1.5研究思路及内容1.5.1研究思路随着现代网络科学技术的飞快发展，依托4G的良好技术，第五代移动通讯技术即5G时代已经迅速发展起来，电子元器件又迎来了一次快速发展的新时期。由于功能陶瓷的小型化、高性能等优点，人们对电子陶瓷材料的需求加大，例如多层陶瓷电容器（MLCC）市场中，研究者对性能优异的介电陶瓷投入了大量的关注。目前，为了代替有毒的铅基陶瓷材料，扩大健康友好型市场，许多无铅介电陶瓷正在被研究当中，如铌酸钾钠基、碳酸钡基、以及钛酸铋钠基陶瓷等。其中，铌酸钾钠基无铅介电陶瓷在高温领域的应用具有很大的应用前景，但是它的
14表3.1(1-x)KNN-xBCN和(1-x)KNN-xBNN配方原料质量Table3.1Massofrawmaterialsfor(1-x)KNN-xBCNand(1-x)KNN-xBNN单位(g)(K0.5Na0.5)NbO3Bi(Cu2/3Nb1/3)O3K2CO3Na2CO3Nb2O5Bi2O3CuONb2O523.63829.385547.07639.3292.12353.5475x=0150x=0.00514.85660.1434x=0.0114.71450.2855x=0.01514.57370.4263x=0.0214.43410.5659单位(g)(K0.5Na0.5)NbO3Bi(Ni2/3Nb1/3)O3K2CO3Na2CO3Nb2O5Bi2O3NiONb2O523.63829.385547.07639.82832.01523.5565x=0150x=0.00514.85800.1420x=0.007514.78740.2126x=0.0114.71720.2828x=0.012514.64730.3527x=0.01514.57770.42233.3KNN-BCN陶瓷的实验结果分析3.3.1KNN-BCN陶瓷的相结构图3.1(1-x)KNN-xBCN陶瓷的XRD衍射图谱Figure3.1XRDpattersof(1-x)KNN-xBCNceramic如图3.1为最佳温度烧结的(1-x)KNN-xBCN(x=0，0.005，0.01，0.015，0.02)陶瓷的XRD衍射图谱(最佳烧结温度分别为1145℃、1145℃、1155℃、1130℃)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]BiFeO3-PbTiO3系高温压电陶瓷的阻抗谱分析[J]. 程晋荣,石贵阳,祁玉发,陈建国,俞圣雯. 上海大学学报(自然科学版). 2011(04)
[2]钙钛矿型铌酸盐系无铅压电陶瓷材料与器件的研究进展[J]. 肖定全,吴文娟,梁文峰,朱建国. 材料导报. 2010(15)
[3]氧化铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响[J]. 刘代军,杜红亮,唐福生,罗发,周万城. 硅酸盐学报. 2007(09)
[4]高温压电陶瓷研究进展[J]. 文海,王晓慧,赵巍,王浩,李龙土,桂治轮. 硅酸盐学报. 2006(11)
[5]无铅无铋压电陶瓷(Na0.5K0.44Li0.06)Nb0.95Sb0.05O3-Na5.6Cu1.2Sb10O29研究[J]. 郑立梅,王矜奉,臧国忠,赵明磊,亓鹏,杜鹃,苏文斌,明保全. 科学通报. 2006(16)
[6]PbNb2O6基压电陶瓷的高温介电性能研究[J]. 周静,赵然,陈文. 陶瓷学报. 2005(03)
[7]锆钛酸铅陶瓷的烧结研究进展[J]. 王军霞,杨世源,牟国洪. 陶瓷. 2004(06)
[8]高居里点压电陶瓷材料研究进展[J]. 王守德,刘福田,芦令超,常钧,程新. 山东陶瓷. 2004(04)
[9]添加SrO或SnO2对Ba4.5(Nd0.84,Bi0.16)9Ti18O54微波陶瓷介电性能的影响[J]. 石勇,靳正国,程志捷,魏学忠,徐廷献. 硅酸盐学报. 2003(06)
[10]银掺杂对低温烧结四元系陶瓷压电性能的影响[J]. 胡晓冰,李龙土,左如忠,桂治轮. 压电与声光. 2003(01)
本文编号：3119498
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ABO3晶体结构图[6]
4具有铁电性能的材料重要特征是具有电滞回线，如图1.2所示为典型的P-E（极化强度-外加电场）回线[9]。在外加电场的作用下，随着电场强度的持续增大，到达某一值时会出现晶体内部只存在与电场方向相同的单个电畴，这时铁电体的极化强度达到饱和，如图C点位置。此时当电场开始降低时，晶体的极化强度也逐渐下降。当电场强度降到0值时，会存在一个剩余极化强度（Pr），这个剩余极化强度的产生，是由于陶瓷中不同晶相的存在以及晶相的对称性差使得之前翻转的电畴在返回到原来的位子上的路径变得困难。CB线段延长线与P轴的交点Ps表示电畴的自发极化强度，相当于每个电畴固有的极化强度。为了去掉Pr必须再加反向电场，使晶体中电场方向的电畴偶极矩与逆电场方向的电畴极矩相等，极化相消，Ec为使极化消失的电场，也是矫正极化状态的电场值，称为矫顽常图1.2电滞回线[9]Figure1.2Ferroelectrichysteresisloop1.5研究思路及内容1.5.1研究思路随着现代网络科学技术的飞快发展，依托4G的良好技术，第五代移动通讯技术即5G时代已经迅速发展起来，电子元器件又迎来了一次快速发展的新时期。由于功能陶瓷的小型化、高性能等优点，人们对电子陶瓷材料的需求加大，例如多层陶瓷电容器（MLCC）市场中，研究者对性能优异的介电陶瓷投入了大量的关注。目前，为了代替有毒的铅基陶瓷材料，扩大健康友好型市场，许多无铅介电陶瓷正在被研究当中，如铌酸钾钠基、碳酸钡基、以及钛酸铋钠基陶瓷等。其中，铌酸钾钠基无铅介电陶瓷在高温领域的应用具有很大的应用前景，但是它的
14表3.1(1-x)KNN-xBCN和(1-x)KNN-xBNN配方原料质量Table3.1Massofrawmaterialsfor(1-x)KNN-xBCNand(1-x)KNN-xBNN单位(g)(K0.5Na0.5)NbO3Bi(Cu2/3Nb1/3)O3K2CO3Na2CO3Nb2O5Bi2O3CuONb2O523.63829.385547.07639.3292.12353.5475x=0150x=0.00514.85660.1434x=0.0114.71450.2855x=0.01514.57370.4263x=0.0214.43410.5659单位(g)(K0.5Na0.5)NbO3Bi(Ni2/3Nb1/3)O3K2CO3Na2CO3Nb2O5Bi2O3NiONb2O523.63829.385547.07639.82832.01523.5565x=0150x=0.00514.85800.1420x=0.007514.78740.2126x=0.0114.71720.2828x=0.012514.64730.3527x=0.01514.57770.42233.3KNN-BCN陶瓷的实验结果分析3.3.1KNN-BCN陶瓷的相结构图3.1(1-x)KNN-xBCN陶瓷的XRD衍射图谱Figure3.1XRDpattersof(1-x)KNN-xBCNceramic如图3.1为最佳温度烧结的(1-x)KNN-xBCN(x=0，0.005，0.01，0.015，0.02)陶瓷的XRD衍射图谱(最佳烧结温度分别为1145℃、1145℃、1155℃、1130℃)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]BiFeO3-PbTiO3系高温压电陶瓷的阻抗谱分析[J]. 程晋荣,石贵阳,祁玉发,陈建国,俞圣雯. 上海大学学报(自然科学版). 2011(04)
[2]钙钛矿型铌酸盐系无铅压电陶瓷材料与器件的研究进展[J]. 肖定全,吴文娟,梁文峰,朱建国. 材料导报. 2010(15)
[3]氧化铋掺杂对铌酸钾钠无铅压电陶瓷性能的影响[J]. 刘代军,杜红亮,唐福生,罗发,周万城. 硅酸盐学报. 2007(09)
[4]高温压电陶瓷研究进展[J]. 文海,王晓慧,赵巍,王浩,李龙土,桂治轮. 硅酸盐学报. 2006(11)
[5]无铅无铋压电陶瓷(Na0.5K0.44Li0.06)Nb0.95Sb0.05O3-Na5.6Cu1.2Sb10O29研究[J]. 郑立梅,王矜奉,臧国忠,赵明磊,亓鹏,杜鹃,苏文斌,明保全. 科学通报. 2006(16)
[6]PbNb2O6基压电陶瓷的高温介电性能研究[J]. 周静,赵然,陈文. 陶瓷学报. 2005(03)
[7]锆钛酸铅陶瓷的烧结研究进展[J]. 王军霞,杨世源,牟国洪. 陶瓷. 2004(06)
[8]高居里点压电陶瓷材料研究进展[J]. 王守德,刘福田,芦令超,常钧,程新. 山东陶瓷. 2004(04)
[9]添加SrO或SnO2对Ba4.5(Nd0.84,Bi0.16)9Ti18O54微波陶瓷介电性能的影响[J]. 石勇,靳正国,程志捷,魏学忠,徐廷献. 硅酸盐学报. 2003(06)
[10]银掺杂对低温烧结四元系陶瓷压电性能的影响[J]. 胡晓冰,李龙土,左如忠,桂治轮. 压电与声光. 2003(01)
本文编号：3119498
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