(Nd0.5Ta0.5)4+复合离子对BNT-BKT陶瓷微结构及电学性能的影响

摘要

采用固相烧结法制备了(Nd0.5Ta0.5)4+复合离子调控的Bi0.5(Na0.82K0.18)0.5Ti1-x(Nd0.5Ta0.5)xO3(BNKT-xNT)无铅陶瓷.研究了(Nd0.5 Ta0.5)4+复合离子掺杂量对BNKT陶瓷的表面形貌、 微观结构,以及铁电、 介电、 储能、 阻抗等电学性能的影响.研究结果表明:(Nd0.5 Ta0.5)4+复合离子进入了BNKT陶瓷的B位并形成了单一的钙钛矿结构;晶粒分布均匀、 致密,晶界清晰;(Nd0.5 Ta0.5)4+复合离子的引入显著降低了BNKT陶瓷的剩余极化强度、 饱和极化强度以及矫顽场,电滞回线变得瘦小、 细长,储能效率随之升高,并在x=0.08和60×103 V/cm电场下达到了70％;储能密度先减小、 后增大、 再减小,在x=0.04时达到最大值0.36 J/cm3;电致应变在x=0.03时最大为0.183％;随着掺杂含量的增加,BNKT-xNT陶瓷从铁电相与弛豫铁电相共存转变为弛豫铁电相,其介电常数峰T m逐渐降低且平坦化;交流阻抗谱表明BNKT-xNT陶瓷在低温下具有良好的绝缘性.