Nb5+/Ta5+离子掺杂对BaTiO3陶瓷结构与介电性能的影响

摘要

钛酸钡(BaTiO3)具有钙钛矿结构(ABO3)，是多层陶瓷电容器等电子器件的主要基质材料。随着电子工业的发展，对电子材料的要求也越来越高。通过对 BaTiO3陶瓷掺杂都可以达到改性的目的。本论文对BaTiO3陶瓷分别进行Nb5+和Ta5+掺杂，并讨论了其对陶瓷性能的影响。
　　1.运用Nb5+对BaTiO3的B位进行替代，当Nb5+掺杂含量小于0.05时，随着掺杂量增加，晶粒变小；当大于0.05时，晶粒尺寸又逐渐增大。在掺杂量从0.5％到10%过程中，并未发现第二相的出现。随着Nb5+掺杂含量增加，介电常数先减小后增大，居里温度向低温方向移动，居里峰逐渐展宽。当掺杂含量大于0.05时，陶瓷样品表现出弛豫铁电性。随着Nb5+掺杂含量增加，矫顽场和剩余极化强度变小。
　　2.运用Ta5+对BaTiO3的B位进行替代，当Ta5+掺杂量小于0.05时，随着掺杂量增加，晶粒大小变化不大；当大于0.05时，晶粒尺寸逐渐增大。在掺杂量从0.5%到10%过程中，未发现第二相出现。随着Ta5+掺杂含量增加，介电常数先减小后增大，居里温度向低温方向移动，居里峰逐渐展宽。当掺杂含量大于0.05时，陶瓷样品表现出弛豫铁电性。随着Ta5+掺杂含量增加，矫顽场和剩余极化强度变小。
　　3.掺杂离子存在价态差异、或杂质和缺陷等，在铁电体内部这些都会引起局部的无规场，导致无规取向的纳米畴或微畴的产生，导致介电弛豫现象，本用分子动力学进行了缺陷模拟，用无规场模型讨论了介电弛豫响应。

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1. 前言

1.1 BaTiO3基陶瓷概述

1.2 BaTiO3陶瓷的掺杂改性研究

1.3弛豫型铁电体

1.4 课题研究内容

2. 实验内容及方法

2.1 样品制备

2.2 性能测试

2.3 物相分析

3. 不同Nb5+掺杂量对BaTiO3陶瓷性能的影响

3.1 配方设计

3.2 烧结特性

3.3 相结构分析

3.4 介电性能

3.5 介电弛豫分析

3.6 缺陷模拟

3.7 电滞回线

3.8 本章小结

4. 不同Ta5+掺杂量对BaTiO3陶瓷性能的影响

4.1 配方设计

4.2 烧结特性

4.3 相结构分析

4.4 介电性能

4.5 介电弛豫分析

4.6 缺陷模拟

4.7 电滞回线

4.8 本章小结

结论

参考文献

致谢