纳米钛酸钡的研究

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1、纳米钛酸顿的研究纳米钛酸顿的研究摘要：钛酸锲具有高介电常数、低介质损耗等优异的性能，广泛地应川于多层陶瓷电容器、热敏电阻、光电器件等电子元件，是电子工业中应用最广泛的陶瓷材料之一。本文介绍了钛酸顿结构、性能、用途及制备方法。制备超细，高纯和粒径分布均匀的纳米BaTiO3粉体的制备成为了纳米材料制备领域的研究热点之一。关键词：钛酸锁，结构，性能，制备方法，粉体1.引言钛酸®（BaTiO3）是最早发现的一种具有AB03型钙钛矿品体结构的典型铁电体，它具有高介电常数、低的介质损耗及铁电、压电和正温度系数效应

2、等优异的电学性能，被广泛应用于制备高介陶瓷电容器、多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻、动态随机存储器、谐振器、超声探测器、温控传感器等，被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。2.钛酸钞!晶体的结构钛酸顿是一致性熔融化合物，其熔点为1618°Co在此温度以下，1460°C以上结晶出来的钛酸锁属于非铁电的六方晶系6/mmm点群。此时，六方晶系是稳定的。在1460^130°CZ间钛酸锁转变为立方钙钛矿型结构。在此结构中Ti4+（钛离子）居于02-（氧离子）构成的氧八而体中央，Ba2+（饮离子）则处于八个氧八而体围成的空

3、隙中。此时的钛酸饮晶体结构对称性极高，因此无偶极矩产生，晶体无铁电性，也无压电性。随着温度下降，晶体的对称性下降。当温度下降到130°C时，钛酸锲发生顺电-铁电相变。在130'5°C的温区内，钛酸锁为四方晶系4mn）点群，具有显著地铁电性，其自发极化强度沿c轴方向，即［001］方向。钛酸钞!从立方品系转变为四方品系时，结构变化较小。从晶胞來看，只是晶胞沿原立方晶系的一轴（c轴）拉长，而沿另两轴缩短。当温度下降到5°C以下，在5^-90°C温区内，钛酸锁品体转变成正交品系mm2点群，此时晶体仍具有铁电性

4、，其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线［011］方向。为了方便起见，通常采用单斜品系的参数来描述正交品系的单胞。这样处理的好处是使我们很容易地从单胞中看出H发极化的情况。钛酸锁从四方品系转变为止交品系，其结构变化也不大。从晶胞來看，相当于原立方晶系的一根而对角线伸长了，另一根而对角线缩短了，c轴不变。当温度继续卜•降到-90°C以F时，晶体由正交晶系转变为三斜晶系3m点群，此时晶体仍具有铁电性，其自发极化强度方向与原立方晶胞的体对角线［111］方向平行。钛酸锁从正交晶系转变成三斜晶系，其结构变化也不大

5、。从晶胞來看，和当于原立方晶胞的一根体对角线伸K了，另一根体对角线缩短了。综上所述，在整个温区（＜1618°C）,饮酸领共冇五种晶体结构，即六方、立方、四方、单斜、三斜，随着温度的降低，晶体的对称性越來越低。在］30°C（即居里点）以上，钛酸顿晶体呈现顺电性,在130°C以下呈现铁电性。3钛酸锁晶体的的性能3.1钛酸锁晶体的自发极化钛酸顿是一种典型的铁电体，所以提到钛酸规，就一定要提到它的自发极化。一般來讲，电介质的电极化过程（方式）有三种，即电子位移极化、离子位移极化和固有电矩转向极化。对于钛酸做而

6、言，经过物理学家的严格推算，钛酸钞!的H发极化的贡献主要来H于Ti4+的离子位移极化和氧八而体其中一个02-的电子位移极化。3.2钛酸钞!品体的铁电畴钛酸倾晶体是由无数钛酸饮晶胞组成的。当立方钛酸饮晶体冷却到居里点Tc时，将开始产生自发极化，并同时进行立方相向四方相的转变。在发生自发极化的时候，其屮一部分相互临近的晶胞都沿着原來立方晶胞的某个晶轴产生自发极化，而另一部分相互临近的晶胞对能沿原立方晶胞的另-•个晶轴产生自发极化。这样当钛酸顿转变成四方相后，晶体就出现了沿不同方向自发极化的晶胞小单元，我们

7、称Z为电畴。也就是说，通过降低温度，晶体从顺电相转变为铁电相时，曲于自发极化，引起表而静电相互作用变化，产生电畴结构。电畴的类型、畴壁的取向，除了主要由晶体的结构对称性决定外，同时还要满足以下两个条件：①品格形变的连续性：电畴形成的结杲，使得沿畴壁而切割品体所产生的两个表而上的品格连续并相匹配。②自发极化分量的连续性：两相邻电畴的白发极化强度在垂直于畴壁方向上的分量相等。凶此，在四方钛酸饮单晶中，相邻电畴的自发极化方向只能相交成180°或90°,即只存在180°畴和90°畴。3.3钛酸锁的介电性质这里

8、所说的钛酸锁的介电性质主耍指的是钛酸锁陶瓷的介电性质。钛酸锁陶瓷的介电性能基木上和钛酸锁单晶的和似。但由于陶瓷是多晶结构，存在晶粒和品界。品粒的大小和无序取向，晶界中玻璃相及杂质的存在，均直接影响其介电特性，使其与单晶的有所不同。4钛酸饮应用钛酸锁陶瓷是冃前应用最广泛和研究较透彻的一种铁电材料。钛酸钞!是第一个不含氢的氧化物诙电体，由于其性能优良，化学上，热学上的稳定性好。钛酸狈具有高介电常数、低介质损耗等优异的性能，广泛地应用于多层陶瓷电容器、热皱电阻