锆和铈掺杂对钛酸锶钡结构的影响

锆和铈掺杂对钛酸锶钡结构的影响

第2 6卷

第1期

吉林化工学院学报 J U NA FJLN I TT T FC MI A E H OL G O R LO II NS IU E O HE C LT C N O Y

V0 . 6 No 1 I2 . Fb e . 2 o o9

20 0 9年 2月

文章编号:0 72 5 ( 09 0 - 8 - 10 .8 3 20 ) 1 0 50 0 4

锆和铈掺杂对钛酸锶钡结构的影响 李雪翠,大勇,学凤路 王 (. 1吉林大学物理学院,吉林长春 10 2;. 3 0 1 2吉林化工学院材料科学与工程研究中心理学院,吉林吉林 12 2 ) 3 0 2

摘要:铈和锶、和锶两组不同元素离子在钛酸钡的双位掺杂的固溶性对室温高介电扩散的材料开发锆 具有研究价值.由冷压陶瓷技术制备了以上两组离子共同掺杂的钛酸钡陶瓷. R X D被测量,比较并评价

了铈和锶、锆和锶在钛酸钡晶格双位并入与锶在钡位并入对钛酸钡晶格固溶性的影响. 关键词:;;;铈锆锶钛酸钡;陶瓷; R固溶性 X D; 文献标识码: A中图分类号: 4 O6 3

近年来,由于钛酸锶钡 ( S在室温的高介 B T) 电性、介电损耗和顺电性等优势而引起研究者低

方变为立方,晶格常数逐渐变小,里温度 (下居 T)降,并且居里- ( ui— i )度低于 T. 夕斯 C r Wes温 e s T与 BTO含量 X的关系可以近似表述为 T ( ai ℃) =一

的广泛关注,使其成为 D A最合适的电容器介 R M电材料之一 _ J并且对强电场的敏感介电响应 1, 使 B T又适合于微波及千分计等相关仪器所需 S 材料 .酸锶钡 ( S )由钛酸钡 ( a i,和钛 BT是 B TO )

150+ 322 . 9. 2 .x。类似地,钛酸钡 ( T ) 锆 B Z

是由 BTO ai,和 BZO形成的、 B位共溶的连 a r,在续固溶体 .着 z含量的增加,电相和顺电相随 r铁

钛酸锶 ( ri形成的、 A位共溶的连续固溶 STO )在体,也具有典型的 A O钙钛矿结构. B, ,

可以在一个很大的温度范围内共存,T B Z陶瓷在居里点附近存在扩散相变 jz和 s在 BTO .r r ai 中的扩散研究表明: B位离子在子晶格中的扩散比 A位离子扩散需

要更高的能量 J .

1实验部分 表 1出了钙钛矿结构中与配位数相关的离列子半径数据 J图 1是理想立方钙钛矿晶体结构 . 模型 .大的 B“、r离子处于顶角 A位,位较 a S2 配

o

数为 1; 2较小的 T离子占据体心 B位,位数 i配

为 6 O离子位于六个面心处,成氧八面体;形 ( O )r位于 B 面体的中心.钛矿结构 B ,i r O八钙 可以看成是由 B八面体在相互垂直的三个方 O 向上顶角相连而形成的空间网络,于 3mm属

点群 .温下离子热运动能量较高,高 B位离子处在

B O八面体的中心,没有自发极化,材料显示为非极性的顺电态 .着温度下降,均热运动能量减随平 少, B位离子因热运动减弱而不能维持在 B 面 O八

图 1以 T为中心的一个原胞的理想 i立方钙钛矿晶体结构模型

当以上两种固溶体形成在 A、 B位共溶的连 续固溶体锆钛酸锶钡 ( S Z时, r B T S BT ) z在 S ( r=

体中心的平衡位置,沿晶轴方向偏移,进而导致材 料显示为极性的铁电态 . S B T结构随 B/ r比例不 aS同而变化 .常随着 s含量的增加,通 r晶体结构由四 收稿日期:0 8—1 20 0—2 2

0 1中的含量从 2%变化到 3%时, .) 0 0扩散参数从~ .4变为一17,生显著的扩散相变; r 16 .6发 Z

基金项目:新世纪优秀人才支持计划、省科技厅 ( o200 1 )吉林省教育厅 ( o20—16基金资助项目吉林 N .0 655、 N .0 7 7 ) 作者简介:雪翠( 9 2一)女,李 18,山东东营人,吉林大学硕士研究生,主要从事无机非金属材料的研究 . 通讯联系人

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