本文關鍵詞：堿土金屬—鈦酸鋇基陶瓷的缺陷化學與介電性能的研究

  更多相關文章： 堿土金屬 缺陷化學 氧空位 介電性質(zhì) 電子順磁共振

【摘要】：本論文通過混合氧化物路線制備了不同系列的鈦酸鋇基陶瓷,然后使用X射線,拉曼,掃描電鏡,電子順磁共振和介電測試對一系列堿土金屬-鈦酸鋇基的陶瓷樣品的晶體結(jié)構(gòu),介電性質(zhì),位占據(jù)和缺陷化學進行了研究。目前,電子順磁共振技術(EPR)使陶瓷材料的缺陷化學方面的研究越來越方便。任何陶瓷都有一定的電子濃度,不可能絕對的絕緣。當陶瓷中的奇電子進入晶格中的空位,就會產(chǎn)生一個新的信號。該信號的g因子不同于自由電子的ge=2.0023。因此,它可以作為一種檢測空位缺陷的有力工具。(1)研究1300 1500°C制備Ba_(1-x)Ca_xTiO_3(x=0.03)陶瓷(BCa_3T)發(fā)現(xiàn):在測試溫度低于-100°C時的菱方相條件下,絕緣的四方相BCa_3T陶瓷樣品中發(fā)現(xiàn)了一個g=1.955的EPR信號,此時樣品的電阻率為108?.cm,這個信號應該是電離的氧空位缺陷產(chǎn)生。在1300°C制備的BCa_3T樣品還滿足X6S的介電規(guī)格(ε′=1750)。由于部分的Ca2+占據(jù)了Ti位,導致陶瓷中可以同時存在Ba空位,Ti空位,和O空位,這三種空位缺陷。(2)通過研究不同燒結(jié)溫度下制備的(Ba_(1-x)Mg_x)TiO_3(x=0.015)(BMT)陶瓷,發(fā)現(xiàn)Mg~(2+)離子可以很容易的占據(jù)Ba位,并穩(wěn)定存在。隨著燒結(jié)溫度的提高,陶瓷由偽立方變?yōu)樗姆较?最后為四六方混合相的結(jié)構(gòu)。EPR測試中發(fā)現(xiàn)了Ti空位的信號。(3)對于(Ba_(1 x)Er_x)(Ti_(1 x/2)Mg_(x/2))O_3陶瓷,它的介電峰居里溫度(Tm)隨著摻雜量x的增加而線性降低,當摻雜量x=0.05時出現(xiàn)了滿足“Y5V”型介電規(guī)格的陶瓷。但是x=0.02的樣品有很好的介電穩(wěn)定性,當T≤60°C時介電常數(shù)ε′=1660 1990,ε′最小值在室溫。隨著測試溫度(T)從室溫向低溫方向減少,ε′緩慢增加。當x到達固溶度0.03時,陶瓷為四方鈣鈦礦結(jié)構(gòu),當x≥0.04時出現(xiàn)了非常少的第二相Er_2Ti_2O_7。由于Ba位的Er~(3+)離子可以加強拉曼光譜中的熒光效應,該現(xiàn)象可以作為一個標記,從而說明了BETM陶瓷中Er~(3+)和Mg~(2+)分別主要占據(jù)Ba位和Ti位。實驗發(fā)現(xiàn)Mg~(2+)占據(jù)Ba位的可能性很小。(4)對于不同燒結(jié)溫度(1250°C,1350°C和1400°C)制備的(Ba_(1-x)La_x)(Ti_(1-x)/2Mgx/2)O_3(x=0.03)陶瓷,研究發(fā)現(xiàn)燒結(jié)溫度對陶瓷樣品的介電性質(zhì)和空位缺陷有很大的影響。燒結(jié)溫度TS=1250°C制備的陶瓷滿足X8R介電規(guī)格。(5)通過研究1400°C制備的(Ba_(1-x)Lax)(Ti_(1-x)Er_x)O_3和(Ba_(1-x)Lax)(Ti_(1-y-x/4)Er_y)O_3陶瓷發(fā)現(xiàn),這些陶瓷樣品均為非單相,而產(chǎn)生的雜相中有Er_2Ti_2O_7相存在。有少量Er離子不可避免的進入Ba位,進一步引起熒光效應。
【關鍵詞】：堿土金屬 缺陷化學 氧空位 介電性質(zhì) 電子順磁共振
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 鈦酸鋇(BaTiO_3)的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2 BaTiO_3的介電性質(zhì)11-14
• 1.2.1 電容器的規(guī)格12
• 1.2.2 鈦酸鋇的介電常數(shù)和介電損耗12-13
• 1.2.3 介電譜圖13-14
• 1.3 制備BaTiO_3陶瓷的常見方法的優(yōu)缺點比較14
• 1.4 研究的背景和內(nèi)容14-17
• 第2章 實驗17-23
• 2.1 BaTiO_3基陶瓷實驗原料17
• 2.2 實驗儀器17-18
• 2.3 實驗流程18-19
• 2.3.1 配比稱量和一次研磨18
• 2.3.2 預燒18
• 2.3.3 摻膠、壓片18
• 2.3.4 燒結(jié)18-19
• 2.3.5 陶瓷片的處理及測試19
• 2.4 樣品數(shù)據(jù)的收集與處理19-23
• 2.4.1 XRD測試19-20
• 2.4.2 拉曼測試20
• 2.4.3 SEM測試20-21
• 2.4.4 DTC測試21
• 2.4.5 EPR測試21-23
• 第3章 R(Ca,Mg)摻雜BaTiO_3陶瓷性質(zhì)研究23-38
• 3.1 Ca摻雜BaTiO_3陶瓷的結(jié)構(gòu)及氧空位缺陷23-32
• 3.1.1 背景介紹23-24
• 3.1.2 實驗過程24-25
• 3.1.3 結(jié)果和討論25-32
• 3.2 Mg摻雜BaTiO_3陶瓷的結(jié)構(gòu)和缺陷化學32-38
• 3.2.1 背景介紹32-33
• 3.2.2 實驗過程33
• 3.2.3 結(jié)果和討論33-38
• 第4章 Er/Mg共摻雜BaTiO_3的介電性能和缺陷化學38-54
• 4.1 背景介紹38-39
• 4.2 實驗過程39
• 4.3 結(jié)果和討論39-54
• 第5章 La/R(Mg,Er)共摻雜BaTiO_3的性質(zhì)研究54-61
• 5.1 La/Mg共摻雜BaTi O_3的介電性能54-56
• 5.1.1 背景介紹54
• 5.1.2 實驗過程54
• 5.1.3 結(jié)果和討論54-56
• 5.2 La/Er共摻雜BaTiO_3的固溶性研究56-61
• 5.2.1 背景介紹56-57
• 5.2.2 實驗過程57
• 5.2.3 結(jié)果和討論57-61
• 第6章 結(jié)論61-63
• 參考文獻63-69
• 作者簡介69-70
• 碩士期間發(fā)表的學術論文70-71
• 致謝71

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本文編號：536015