CaF_2掺杂对α-BZN陶瓷结构与介电性能的影响

采用固相反应法制备Bi1.5-xCaxZnNb1.5O7-yFy(0.00≤x≤0.20,以下简称BZN-x)陶瓷样品,研究了Ca2+、F-共掺杂对BZN-x陶瓷烧结特性、微观结构和介电性能的影响。结果表明:BZN-x陶瓷样品的最佳烧结温度为1 020℃,CaF2在α-BZN中的固溶度是0.05,伴随着CaF2掺杂量的增加,介电常数逐渐减小,而介电损耗先减小然后又微弱增加(测试频率为1 MHz时)。通过介电损耗、电阻率的变化确认了CaF2掺入α-BZN后的缺陷补偿方式,同时也证实随着掺杂量的增加,介电常数峰值温度向低温移动与缺陷补偿方式有关。

A位Y^(3+)替代α-BZN陶瓷结构及介电性能研究

采用传统的固相反应法制备了(Bi1.5-xYxZn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BYZN,0≤x≤0.2 mol)陶瓷,借助XRD、SEM和Agilent 4284A测试仪,研究了A位替代对α-BZN结构和介电性能的影响。研究表明:当掺杂量x(Y3+)<0.15 mol时,样品相结构中没有出现其他杂相,为单一立方焦绿石相;随掺杂离子的进一步增加,样品中出现少量第二相。陶瓷样品的晶粒尺寸和介电性能随着Y3+掺杂量的增加而呈现有规律的变化;低温介电弛豫峰的峰形逐渐宽化;x(Y3+)≤0.15 mol时,1 MHz下弛豫峰峰值温度Tm由-117℃逐渐增加到-108℃。

Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7纳米粉体对其陶瓷性能的影响

采用水热法制备Bi1.5ZnNb1.5O7(BZN)纳米粉体,传统固相法制备Bi1.5ZnNb1.5O7(α-BZN)陶瓷。研究了掺入BZN纳米粉体对α-BZN陶瓷性能的影响。结果表明:掺入BZN纳米粉体对α-BZN陶瓷的烧结温度和物相没有影响,随BZN纳米粉体掺入量的增加,α-BZN陶瓷密度下降。但掺入质量分数10%的BZN纳米粉体,在1 000℃烧结的α-BZN陶瓷样品结晶良好,呈现出更优异的介电性能:1 MHz下εr约148,tanδ小于3.365×10–4。

CuO掺杂对Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7介质陶瓷性能的影响

采用固相反应法制备Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)-xCu_xO_7介电陶瓷,研究了Cu^(2+)替代Nb^(5+)对α-BZN烧结温度、相结构以及介电性能的影响。研究可知:CuO替代能显著降低BZN烧结温度约150℃,材料结构允许的掺杂范围为x≤0.15,样品随掺杂量增加易出现第二相,介电性能也随之变差。CuO掺杂对介电常数温度系数具有明显的调节作用,当x=0.1 mol,在1 MHz下样品获得最佳性能:ε_r=144.226、tanδ=0.0038976、τ_f=-51.61×10^(-6)。

Sc^(3+)和Ru^(4+)联合取代BZN基陶瓷结构与介电性能的研究

采用传统的固相反应法制备致密的Bi1.4Sc0.1ZnNb1.5-xRuxO7陶瓷样品,研究Sc3+,Ru4+共同替代对Bi2O3-Zn O-Nb2O5陶瓷的相结构、晶体化学特性和介电性能的影响。结果表明:当掺杂量x≤0.055 mol时,样品保持单一的立方焦绿石结构。当掺杂量x=0.055 mol时,X射线衍射峰强度变弱,峰形变宽。随着掺杂量的增加(0≤x≤0.04 mol),陶瓷样品的晶格常数a和A位离子与第7个氧O′平均键长R(A-O')逐渐减小,结晶化学参数键价和AV(O')[A4]增大,AV(O)[A2B2]减小,48f(O)偏移量ξ增加。室温下样品的介电常数随着掺杂量的增加而减小,介电损耗逐渐增加,介电松弛特征减弱。低温下样品呈现明显的弛豫现象,峰值温度Tm随着掺杂量的增加向高温方向移动。利用修正的Curie-Weiss(C-W)公式对样品εr-T曲线进行最小二乘法拟合,得出样品的弛豫度γ由R0样品的1.57减小到R40样品的1.33。