BaO-Ln,2O,3-TiO,2-Ta,2O,5（Ln=La，Sm）系钨青铜陶瓷的铁电与弛豫铁电性能

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1、摘要具有优良的铁电、压电、热释电、非线性光学性能的钨青铜结构陶瓷是功能陶瓷领域的前沿研究方向之一。为探索适合高频与高压应用的介电与铁电陶瓷新体系，本论文系统地研究了BapL酝pTi帆+p030(p=3，4，5)和Bapsm6．pTi8．pTa2+p030(p=4，5)钨青铜型陶瓷的组成、晶胞结构和介电性能之间的关系，讨论了其弛豫铁电性的结构根源。在BapL缸pTi8．p，ra2+p030(p=3，4，5)四元体系中，Ba3La3Ti5Ta503、Ba4La2Ti4T砘030和Ba5LaTi3Ta70

2、30通过在1573K预烧即可形成四方钨青铜单相结构，室温下i者均为顺电相，具有较高的介电常数(139~170)、低介电损耗(104～10a)和低温度系数。B幻La3Ti51’a5030陶瓷的介电行为体现出典型的弛豫铁电性，而BaL4La2Ti41k030和Ba5LaTi31’a7030在测量温度范围内(123K～573K)没有出现介电异常现象，在低至123K时仍为顺电相。出现这种差别的原因很可能是』4位和B位的离子分布支配着钨青铜型B扯娘pTi8．pTa2+p030(p=3，4，5)陶瓷的弛豫铁电性

3、能。BapL缸p肿8．p，ra2+p030(p=3，4，5)陶瓷的介电性能可调整空间很大，可用于高频电容器和温度补偿电容器，是一类具有很大应用潜力的电介质陶瓷。在Bapsm6．p雨8．胁pO，o(p=4，5)四元体系中，室温下空间群为刚锄的Ba4Sm2Ti4砜030和Ba5SmTi3Ta7030陶瓷形成了四方钨青铜单相结构。本研究工作评价了BaL4Sm2Ti4砜030和Ba5SmTi31’a7030陶瓷的微结构与介电性能。在332K观察到Ba4Sm2Ti41k030发生了正常铁电相变。在150K附近

4、，Ba5SmTi3Ta7030出现宽的介电常数峰并伴随有强烈的频率色散，表现出典型的弛豫铁电行为，其中介电常数最大值对应的温度与频率的关系非常符合V09e1．FuIcher方程，说明该弛豫过程起源于极化微畴的相互作用与冻结机制。不同组分陶瓷的介电行为的差异与离子在彳l和彳2位的占据情况不同而引起的晶体结构不同有很大的关系。两种材料在室温下均显示出弱的铁电性，其中Ba4Sm2Ti4讯030的只、B、丘分别为3．13pC／em2、O．777pC／cm2和lO．5kV／cm；Ba5SmTi3Ta7030的

5、只=3．02Ⅱl心，cm2，P产1．22心／cm2，鼯：17．5kV／cm。综上所述，本论文研究了BapL缸小“ra却030(p=3，4，5)和BapSm6-pTi8．p1Ia2．-p030(p=4，5)四元体系中成分、晶体结构和介电性能之间的关系，对其铁电相变及弛豫铁电性能及其结构根源做了细致分析，发现了钨青铜型介电陶瓷的一些基本规律，其对钨青铜型介电陶瓷的研究和新体系有指导意义。【关键词】钨青铜型结构，介电性能，铁电性，弛豫铁电体，居里温度，氧八面体ⅣAbstractDielectriccemm

6、icswitlltllngst∞bronzestmctIl他havebe舶stIldiedwidelyf．0r廿leireXcellentfbrroclcc仃ic，piezoclectric，pyroeIectric锄dnonline盯opticalpropertics．Inordert0∞archnewhighpe舯ittiV时dielecmcceIIa嘲icsforh讪缸明uencyapplications，theBapL缸，i8．p1’a2+p030锄dBapsm6-pTi枷p030(p=3，

7、4，5)tungstenbronzecemmicsareinvestigatedS)rstematicalIyinthepm∞ntwork．The佗lations锄ongcomposition，c拶staIstmctureanddielec仃icch甜a咖er讫ationa他elucidatedin舔SociationwiththereIa)‘orferroelectricnature．InB扯缸pT．8．胁pCbo(p=3，4，5)system，B幻La3Ti5Ta503，B214La2瓢4盹03

8、0锄dBa5LdTi3T幻030c巧stallizeinsingIe—pha∞tet陀gonaItungstcnbronzesn．uctu陀a船rcalcinationatl573K．A¨theth陀ecompositionsarcpa豫electricatroomtempe咖re．Theyindicateahiglldielectricconstant(139~170)，alowdielectricIoss(104~lo’卸da锄aIltempcraturecoe衢