鈦酸鍶鋇熱釋電陶瓷的制備工藝及其熱釋電性能研究.pdf

1、鈦酸鍶鋇[(Ba,Sr)TiO3,BST]鐵電固溶體因其具有優(yōu)良的介電性能、良好的可調率以及高的熱釋電系數,和居里溫度可調等優(yōu)點,而被認為是極有發(fā)展前景的材料之一,被廣泛用于制作鐵電存儲器、相移器、高頻電容器以及非制冷紅外探測器等器件。
　　 本文采用傳統(tǒng)的固相燒結工藝制備了純的和摻雜的Ba0.8Sr0.2TiO3陶瓷,研究了制備工藝對BST陶瓷結構與性能的影響,結果表明:制備BST陶瓷的最佳預燒和燒結溫度分別為1000℃和13

2、10℃;預燒升溫速率對BST陶瓷的熱釋電性能影響明顯,而燒結升溫速率對陶瓷的熱釋電系數的影響不大;陶瓷成型壓力對BST陶瓷的熱釋電性能也有顯著影響。在1000℃預燒2h,1310℃燒結1h制備的BST陶瓷的SEM結果顯示陶瓷結構致密,氣孔率較低;在室溫下測得相對介電常數為1751,介電損耗為0.0071;熱釋電系數達到4899gμC·m-2·K-1,相應的熱釋電探測率優(yōu)值為1.46×10-4m3/2·j-1·-1/2。應用優(yōu)化的陶瓷制備

3、工藝,研究了Mn和Nb摻雜對BST陶瓷結構與電性能的影響規(guī)律,實驗結果表明,適量的Mn和Nb摻雜均能改善BST。陶瓷的微結構,提高熱釋電系數。當Mn摻雜量為0.3wt％時,室溫下100kHz下測得BST陶瓷的相對介電常數為1199,介電損耗為0.0052。熱釋電系數為5982gμC·m-2·K-1,相應的熱釋電探測率優(yōu)值達到2.51×10-4m3/2·J-1·F-1/2。而當Nb2O5摻雜量為0.3wt％時,BST陶瓷的相對介電常數減小