（Ti,Zr,Ta）-基ABO3材料的高溫介電性能的研究

(Ti,Zr,Ta)-基ABO3材料的高溫介電性能的研究（GWJDN-1000型）

GWJDN-1000型高溫介電測量系統(tǒng)（2019款）高溫介電測量系統(tǒng)應(yīng)用于高溫環(huán)境下材料、器件的導(dǎo)電、介電特性測量與分析，通過配置不同的測試設(shè)備，完成不同參數(shù)的測試。

摘要：ABO3類型的鈣鈦礦材料是一類具有豐富物理性能的氧化物。由于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)優(yōu)良的介電、壓電和鐵電性質(zhì)。此外當(dāng)一些雜質(zhì)引入到一些鈣鈦礦中后會形成晶體缺陷，通常情況下材料會展現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。本文以若干鈣鈦礦(SrTiO3，BaZrO3，KTaO3)材料作為研究對象，對其高溫介電性能進行了系統(tǒng)的研究，得到以下結(jié)果:　　(1)四種不同摻雜比例的粉末是通過傳統(tǒng)的固態(tài)反應(yīng)法制備的。研究了(Al，Nb)共摻雜的SrTiO3陶瓷在溫度范圍為320-870K和頻率范圍為102-106Hz的介電性能。樣品顯示了兩套介電弛豫并且它們與晶粒和晶界有關(guān)。在(Al，Nb)共摻雜SrTiO3后會影響晶粒間的弛豫，使其激活能降低，并其提高電導(dǎo)率。我們的結(jié)果表明(Al，Nb)共摻雜的SrTiO3是不適合提高其介電性能。　　(2)BaZrO3(BZO)粉末是通過甘氨酸硝酸鹽燃燒合成合成的。我們通過改變燒結(jié)溫度和保溫時間對BZO樣品優(yōu)化燒結(jié)條件。我們對BZO陶瓷在300-870K的溫度范圍和102-106Hz的頻率范圍內(nèi)進行了全面的介電性能的研究。BZO在低于420K的溫度范圍內(nèi)，表現(xiàn)出先兆性鐵電行為。在420K以上，樣品顯示出高溫巨介電行并包含兩套與氧空位有關(guān)的介電弛豫(R1和R2)。低溫弛豫被認為是由于晶粒內(nèi)的氧空位跳躍運動而造成的偶極子弛豫。高溫弛豫是由氧空位被樣品/電極接觸勢壘所阻擋而造成的Maxwell-Wagner弛豫。　　(3)陶瓷樣品BaZr0.8Y0.2O3-δ(BZY)是由粉末是通過甘氨酸硝酸鹽燃燒合成合成的。我們對BZY陶瓷在300-870K的溫度范圍和102-106Hz的頻率范圍內(nèi)進行了全面的介電性能的研究。在樣品中有兩種非常重要的載體:羥基離子(OH·o)和氧空位（V·oo），產(chǎn)生了三套弛豫(R1，R2和R3)。激活能計算是0.50，0.65和1.27eV相對應(yīng)為低溫、中間溫度和高溫的弛豫。低溫松弛是歸因于由OH·o-Y偶極子引起的偶極子弛豫。中間溫度和高溫弛豫了被認為Maxwell-Wagner-type弛豫分別由晶界和樣品/電極接觸勢壘所阻擋的氧空位導(dǎo)致的。　　(4)KTaO3粉末樣本準備通過統(tǒng)的固態(tài)反應(yīng)法制備的。我們對KTaO3陶瓷在300-1000K的溫度范圍和102-106Hz的頻率范圍內(nèi)進行了詳細的介電性能的研究。KTaO3陶瓷在溫度范圍低于450K時出現(xiàn)了一種與傳統(tǒng)的熱激活行為相反的反常的介電行為。我們的研究結(jié)果顯示，樣品對濕度非常敏感，在473K出現(xiàn)了金屬絕緣體轉(zhuǎn)變(MIT)。這種電阻正溫度系數(shù)引起的金屬絕緣體過渡與異常的介電行為有關(guān)。在高于500K的溫度下，顯示了兩個正常的熱活化介電弛豫行為。