钛酸锶钡铌铋锌介质陶瓷的制备及介电性能研究

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1、摘要本文进行了BsT基介质陶瓷的制备和介电性能的研究。旨在研制一种具有压控特性的微波铁电陶瓷材料，通过BZN体系的添加和№元素的掺杂，改善材料性能。采用传统电子陶瓷工艺制备了B刁叮陶瓷[yBi203．ZnO帕205(y=1．O)]，物相分析表明，其物相为符合反应物化学计量比的a．立方焦绿石结构的B如ZIlo．76NbI．506．8，可实现880℃烧结。居里温度为+10℃，测试频率为l瑚z时介电常数可达180，介电损耗为0．9×lO～。BzN体系显示出的介电常数随温度变化的特性，主要是来源于Bil．52110．76Nbl．5

2、06．8微观结构中的极化位移。作为BsT／BzN陶瓷掺杂物的BZN体系可低温烧结，介电损耗很低，几乎无偏场可调性。随铋含量增加，BZN的致密烧结温度降低，BZN的居里峰向正温度方向大幅度移动，且介电常数提高。这是由于物相BnZll0．7舯1．506．8量随铋含量的增加而增加，介电常数很低的z心m206、Bi203的量相应减少。实验制备出适合低温烧结的BST／BzN材料组成体系。生成物相为立方相Bao．6Sro．4Ti03和四方相Ba0．5Sro．丑妯206。微观形貌中，立方相Ba0．6Sro．4Ti03以椭球形晶粒形式存在

3、，四方相Bao．5Sro．丑妯206以针棒状晶形式存在。BST／BzN介质陶瓷的居里温度在．25℃，．40℃到．10℃之间居里峰产生展宽效应。1MHz测试频率下，BST／BZN介质陶瓷的介电损耗为8．84xl0一，介电常数为825。偏场可调性死，z口6f砌P(0．73kV／nlIll)=1．17％。烧结温度提升到1180℃后，介电损耗变小，偏场可调性死咒口6f矗钞(0．86kV／mm)=1．24％。减少BzN掺杂量后，Bs讹zN介质陶瓷的物相为Bao．6Sro．4Ti03单相，材料的居里温度在．40℃以下，与BzN掺杂量较

4、多时相比，居里温度降低。1MHz测试频率下，样品介电损耗增加，taIl6=15．23×10一，偏场可调性而以口6f厅缈(0．93kV／mm)=1．25％。这是由于样品物相中，存在着一定数量的ZnNb206和Bi203，导致样品介电损耗增加。研究结果显示，适量№离子的掺杂可以降低BST材料的损耗，减小介电常数。材料的居里温度可以通过改变配方组成进行调节，当居里温度为0℃时，可调性死胛口6i厅耖(1．2kV／nun)=27％，损耗值为3×10～，而调节居里温度至．13℃时死，z口6f厅钞(1．2I(V／mm)=12％，损耗值为

5、2．5×10～。材料的居里温度和介电性能与材料的铁电相含量有关，其介电常数可调性和介电损耗均随铁电相含量增大而增大。关键词：钛酸锶钡(BsT)，铌铋锌(Bi203．zno．Nb205)，压控介质陶瓷，Q．立方焦绿石结构、Mn掺杂ABSTRACT髓esystllesis粕ddielectricproper哆ofBS—baseddielectficcera】啦cswasstudiedillthispaper．Al(iIldofVoltagecontroIledmicrowaVef爸rroelec铺cceramicwasneed

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8、幻畦撼e陇￡酿◇fBil。s砜，7懑b1．506．8increasedaIldcontentofZnNb206a11dBi203decreased．TheBST愿ZNce艄阻ieswaSpreparcdatlowtempera瓴lre．ThephaSeofBST／BZNdielectriccer剐[11