發(fā)布時(shí)間：2020-09-10 12:39

　　 本論文主要討論了氧缺失對(duì)充滿型四方鎢青銅鈮酸鹽陶瓷Sr5SmTi3Nb7O30和Sr4Sm2Ti4Nb6O30的結(jié)構(gòu)、介電與鐵電性能的影響。近年來,對(duì)于四方鎢青銅陶瓷結(jié)構(gòu)與性能的研究熱度不減,然而絕大多數(shù)都是探索A位離子對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能的影響,即改變對(duì)材料性能起決定作用的氧八面體的外部環(huán)境來調(diào)控材料的結(jié)構(gòu)與性能。最近,已開始通過氣氛或控制化學(xué)計(jì)量比的方法制造氧缺失,本文即已控制化學(xué)計(jì)量比的方式控制材料內(nèi)的氧缺失,探究氧缺失對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究表明,在充滿型鎢青銅鐵電陶瓷Sr5SmTi3+2xNb7-2xO30-x(x=0,0.1,0.25)中,隨著x的增加,晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性逐漸降低,點(diǎn)陣逐漸收縮,但整體仍保持四方鎢青銅結(jié)構(gòu)。同時(shí),鐵電性逐漸減弱,而低溫介電弛豫逐漸增強(qiáng),起因于到A位交叉占位和氧缺失對(duì)鐵電序的干擾。透射電鏡(TEM)和選區(qū)電子衍射(SAED)研究表明,在Sr5SmTi3Nb7O30中觀察到公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的超衍射斑點(diǎn),對(duì)應(yīng)于正常鐵電相變。在0.1和0.25組分中,觀察到三種無公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的超衍射斑點(diǎn)。其中,一階無公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的超衍射斑點(diǎn)出現(xiàn)在(h+1/4-δ,k+1/4-δ,l+1/2),為具有弛豫型鐵電相變的四方鎢青銅的特征。二階無公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的超衍射斑點(diǎn)出現(xiàn)在(h+1/2,k+1/2,l)點(diǎn)周邊的(00k)(k=0,1,2,3...)平面。三階無公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的超衍射斑點(diǎn)出現(xiàn)在一階超晶格斑點(diǎn)旁邊的(00k)(k=1/2,3/2,...)平面。氧缺失降低了晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,使結(jié)構(gòu)應(yīng)力升高,高階衍射斑點(diǎn)的出現(xiàn)被認(rèn)為可降低由氧缺失引入而升高的體系自由能。Sr4Sm2Ti4+2xNb6-2xO30-x(x=0,0.1,0.25)體系的情況同 Sr5SmTi3+2xNb7-2xO30-x相似:隨著x的增大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低,鐵電性減弱,介電弛豫逐漸增強(qiáng),并且介電常數(shù)實(shí)部逐漸增大且隨溫度的變化減小,溫度穩(wěn)定性增強(qiáng)。特別是對(duì)于x=0.25的組分,介電常數(shù)提高到200左右(x=0和0.1的組分約為100),并且在很寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。1MHz室溫時(shí)的介電損耗為0.0255,溫度高于57℃時(shí),介電損耗小于0.02。此外,當(dāng)溫度高于-66℃時(shí),介電常數(shù)相對(duì)于室溫值(～199)的變化率小于15%。特別是從-4℃到293℃溫度范圍,介電常數(shù)相對(duì)于室溫值(～199)的變化率小于3.5%。而且Sr4Sm2Ti4.5Nb5.5O29.75陶瓷容易制備,并具有良好的可重復(fù)性。引入氧缺失可以作為一種尋求溫度穩(wěn)定性電介質(zhì)材料的新方法。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ174.1
【部分圖文】：

第一章緒論第一章緒論逡逑引言逡逑人工智能的快速發(fā)展需要各種各樣性能先進(jìn)的傳感器，而電介質(zhì)類傳感器的核心元件。而且隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們網(wǎng)質(zhì)量的要求越來越高，小型化，高性能，便攜式的通訊設(shè)備使介電材料的需求與日P6增。１１１這些都使得世界范圍內(nèi)對(duì)介電材料的演愈烈。逡逑

熱電體逡逑參逡逑圖１－１電介質(zhì)材料間關(guān)系。逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｏｆ邋ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ．逡逑如圖ｉ－ｉ是電介質(zhì)材料之間的包含關(guān)系，鐵電體材料是電介質(zhì)材料的中應(yīng)用逡逑非常廣泛的一種，根據(jù)材料的晶體結(jié)構(gòu)主要分為以下四類：鎢青銅型鐵電體，逡逑鈣鈦礦型鐵電體，焦綠石型鐵電體，含扢層狀．結(jié)構(gòu)化合物等。１２１目前，應(yīng)用最逡逑為廣泛的是鈣鈦礦型鐵電體，研究最充分的也是這一類。然而這其中含鉛的鐵逡逑電材料由于其對(duì)環(huán)境的危害性，人們不得不去尋找性能同樣優(yōu)異并且環(huán)境友逡逑好，安全的材料。鎢青銅型鐵電體是僅次于鈣鈦礦型的第二大類鐵電體，而且逡逑由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有很強(qiáng)的調(diào)控性

電介質(zhì)極化是彈性位移（電子、離子位移）和偶極子取向極化產(chǎn)生的宏觀效逡逑果。不同電介質(zhì)極化對(duì)于外加電場(chǎng)的響應(yīng)時(shí)間不同，對(duì)外加電場(chǎng)的影響也不盡相逡逑同，不過電介質(zhì)的宏觀表現(xiàn)都是幾種極化共同作用的結(jié)果，圖１－２是介電常數(shù)隨逡逑外加頻率的變化。逡逑１．２．２鐵電體理論基礎(chǔ)逡逑鐵電體即是出現(xiàn)自發(fā)極化的一種電介質(zhì)材料。自發(fā)極化使得晶體中出現(xiàn)了特逡逑殊方向，該方向上正負(fù)電荷發(fā)生位移，產(chǎn)生電偶極矩，使得晶體整體上在該方向逡逑產(chǎn)生極性。這個(gè)方向與晶體的其他任何方向都不等效，稱為特殊極性方向［３１，該逡逑方向上晶體所屬的點(diǎn)群經(jīng)過任何對(duì)稱操作都不會(huì)發(fā)生變化。因此，在３２個(gè)晶體逡逑學(xué)點(diǎn)群中，只有其中１０個(gè)點(diǎn)群才具有特殊極性方向，才可能發(fā)生自發(fā)極化，分＞逡逑別是邋／（Ｃ／NB邐NB邋ｗｗ２〈Ｃ？ｖ），４（Ｃ４），孝NB（５〈ＣＶ，邋６ｗｗ（0５Ｖ）。逡逑▲逡逑Ｅ邐Ｂ邋Ｃ逡逑圖１－３典型鐵電體電滯回線。［３］逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋Ｐ－Ｅ邋ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ邋ｌｏｏｐ邋ｏｆ邋ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ？⑶逡逑鐵電體具有典Ｍ的紡錘形電滯回線，如圖１－３。ＡＢ段，當(dāng)外加電場(chǎng)逐漸增逡逑大

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