铌酸锌系微波介质陶瓷的研究进展

介绍了微波介质陶瓷改性研究的3种常见方法,即添加助烧剂、离子取代和陶瓷复合化,综述了近几年来铌酸锌系微波介质陶瓷的研究进展,探讨了铌酸锌系微波介质陶瓷研究中存在的问题和未来的发展趋势。

高压下铌酸锌钶铁矿结构相变的原位拉曼光谱和X射线衍射研究

通过原位高压拉曼光谱和X射线衍射对ZnNb2O6晶体在29 GPa以下的结构转变进行了研究.拉曼光谱显示,多数拉曼峰强度减弱,且随着压力增加向高波数方向移动.压力频移曲线分别在10,16和20 GPa处形成了拐点.原位X射线衍射谱在10.6 GPa以上有旧峰消失和新峰出现.结果分析表明,ZnNb2O6钶铁矿结构压缩过程中发生了一个可逆压致相变,此相变从10 GPa左右开始,到16 GPa左右完成,继续增加压力到20 GPa以上则形成无序状态.

掺钇铌酸锌铋陶瓷的介电性能

通过X射线衍射、扫描电镜、精密阻抗分析仪等对A位Y3+取代的Bi(1.5–x)YxZnNb1.5O7介质陶瓷样品的结构和介电性能进行了研究。结果表明:当Y3+取代量较少时(x≤0.2),样品保持立方焦绿石结构;当Y3+取代较多时(x≥0.4),样品出现第二相。随着取代量的增加,样品的致密化温度升高,表观密度减小,晶粒尺寸减小,介电常数减小,介电损耗增加。Y3+取代后(x≤0.8),样品的温度系数得到优化,且具有良好的高频稳定性。低温的介电弛豫现象随着Y3+取代的增加发生有规律的变化,表现为介电常数下降,介电常数峰宽化和平坦。

非化学计量比铌酸锌微波介电陶瓷的低温烧结行为

采用固相烧结工艺制备低损耗、非化学计量比Zn1.01Nb2O6微波介电陶瓷。研究了添加不同量的Li2CO3–B2O3–V2O5(LBV)对Zn1.01Nb2O6陶瓷烧结温度、表面形貌以及微波介电性能的影响。结果表明:LBV作为助烧剂,在陶瓷烧结过程中产生了液相,当添加剂含量大于1.5%(质量分数)时,LBV与基体陶瓷发生了化学反应。液相的产生、副相LiZnNbO4的形成以及V5+的扩散共同改善了陶瓷的烧结行为,使烧结温度由1 175℃低至950℃。LBV加入到基体陶瓷后对微波介电性能影响较小。当LBV添加量为1.0%,并在950℃保温4 h后,Zn1.01Nb2O6陶瓷微波介电性能最优:εr=20.6,Q×f=90 472 GHz,τf=–85.9×10–6℃–1。

锰锑酸铅-锌铌酸铅-锆钛酸铅陶瓷的铁电性能

通过电滞回线测试,探讨了xPb(Mn1/3Sb2/3)0.05(Zr1/2Ti1/2)0.95O3(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)0.28(Zr1/2Ti1/2)0.72O3[xPMnS-(1-x)PZN]陶瓷的铁电性能及铁电相变特性。同时研究了Ba2+取代Pb2+对材料铁电性能的影响。结果表明:三方相含量较高的0.2PMnS-0.8PZN陶瓷具有较高的矫顽场和较大的剩余极化强度;四方相含量较高的0.5PMnS-0.5PZN和0.6PMnS-0.4PZN陶瓷具有较低的矫顽场和较小的剩余极化强度,Ba2+取代使三方相含量增加,铁电性能明显提高。

锰锑酸铅-锌铌酸铅-锆钛酸铅陶瓷的压电性能

以同时位于准同型相界的Pb(Mn1/3Sb2/3)0.05(Zr1/2Ti1/2)0.95O3(PMnS PZT)与Pb(Zn1/3Nb2/3)0.28(Zr1/2Ti1/2)0.72O3(PZN PZT)组合而成的xPb(Mn1/3Sb2/3)0.05(Zr1/2Ti1/2)0.95O3(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)0.28(Zr1/2Ti1/2)0.72O3[xPMnS(1-x)PZN]四元系压电陶瓷为研究对象,研究了PZN和PMnS含量的变化对xPMnS(1-x)PZN材料结构与性能的影响,制备了具有高性能的四元系xPMnS(1-x)PZN陶瓷材料。结果表明性能最好的组成位于准同型相界附近靠近四方相含量较高的区域。Ba2+,Sr2+取代显著提高了材料的压电性能,Ba2+取代0.5PMnS0.5PZN的性能为压电系数d33=406pC/N,机电耦合系数kp=0.55,介电常数ε3T3/ε0=2183,机械品质因数Qm=1077和介电损耗tanδ=2.7%;Sr2+取代0.6PMnS0.4PZN的性能为d33=438pC/N,kp=0.55,ε3T3/ε0=2701,Qm=1073和tanδ=3.3%。

铌锌酸铅基铁电陶瓷的介电弥散行为

通过对（０．９－ｘ）Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－０．１ＢａＴｉＯ３－ｘＰｂＴｉＯ３（ｘ＝０．００，０．０５，０．１０，０．１５）系列铁电陶瓷射频（２０Ｈｚ—１ＧＨｚ）复介电常数ε（ε＝ε′＋ｉε″）的测试，观察到其介电弥散行为在１０ＭＨｚ以下随ＰｂＴｉＯ３含量的增加而减弱；在１０ＭＨｚ以上却都表现出强烈的介电弥散，伴有强烈的介电损耗峰，并且介电损耗峰随ＰｂＴｉＯ３含量的增加而向高频移动．结合其介电温度谱与电滞回线的测量结果，探讨了这一系列铁电陶瓷材料介电弥散行为与铁电微畴的关系．

铌锌酸铅基铁电陶瓷的热膨胀行为

通过对铌锌酸铅基铁电陶瓷（０．９－ｘ）ＰＺＮ－０．１ＢＴ－ｘＰＴ，（ｘ＝０．０５，０．１５）在０～４５０°Ｃ热膨胀行为的详细测量，结合其相应温度范围内的介电温谱，发现一个弱的一级相变过程，进而探讨了复合钙钛矿结构弛豫型铁电体中局域极化的转变特征。

钙钛矿型铌锌酸铅陶瓷材料合成及其性能

用Ｘ射线衍射和差热分析研究了铌锌酸铅Ｐｂ〔（Ｚｎ０．７Ｍｇ０．３）１／３Ｎｂ２／３〕Ｏ３陶瓷材料普通合成法和两种铌铁矿先驱体合成法的合成机理。研究表明，该材料的合成过程中，首先生成焦绿石相然后在较高温度生成钙钛矿相，先驱体法可以明显抑制焦绿石相的生成并使其反应温度向高温推迟，从而可以明显提高钙钛矿的产率。而简单先驱体法（ＰｂＯ＋ＺＮ＋ＭＮ）比复合先驱体法（ＰｂＯ＋ＺＭＮ）具有更好的合成效果。采用简单先驱体法通过合适的合成工艺可以制得钙钛矿含量大于９５％的Ｐｂ〔（Ｚｎ０．７Ｍｇ０．３）１／３Ｎｂ２／３〕Ｏ３陶瓷材料，其介电温谱具有明显的弥散性，为无序铁电陶瓷材料。研究发现，差热分析作为判断焦绿石和钙钛矿反应温度的重要依据，可以用于铌锌酸铅系陶瓷材料钙钛矿的合成研究。

掺锌铌酸锂晶体的拉曼光谱

为研究LiNbO3晶体中Zn2+浓度对拉曼光谱的影响,以及Zn2+在LiNbO3晶体中的占位和Zn∶LiNbO3晶体的结构,分别在LiNbO3中掺进摩尔分数为0.02、0.04、0.06、0.08ZnO的Zn∶LiNbO3晶体,进行其A1(To)和E(To)模的拉曼光谱测试.结果表明,当掺杂ZnO的摩尔分数小于0.06时,拉曼光谱变化不大,当掺杂ZnO的摩尔分数大于8%时,晶体拉曼光谱的274cm-1峰变得模糊,E(To)模也混入A1(To)模中,晶体峰值变化较大.

B位Sn^(4+)取代铌锌酸钡陶瓷及其介电性能

向铌锌酸钡中添加适量的锡酸钡,使Sn4+取代B位的Zn以改善其介电性能。锡酸钡为立方钙钛矿结构,正值温度系数τC约为+190×10–6℃–1。锡离子的引入会增大钙钛矿晶胞中B位阳离子的平均半径,致使氧八面体阴阳离子间的空隙减小,降低晶格的非简谐相互作用,造成衰减因子γ减小,tgδ降低。当锡酸钡添加量(摩尔分数)为0.226或0.32时,其τC接近于0,τf位于(–5～0)×10–6℃–1。

掺氧化锌铌酸锂晶体的提拉法生长及其特性研究

本文报导了掺氧化锌铌酸锂晶体 (ZnO∶LiNbO3 )的生长和有关特性。高浓度ZnO掺杂的LiNbO3 晶体具有抗光折变性能。我们用熔体提拉法生长了不同掺杂浓度的ZnO∶LiNbO3 晶体。ZnO掺入同成分LiNbO3 熔体 (Li/Nb =0 .946 )的浓度为 6mol%、8mol%和 1 0mol%。晶体生长速度为 2～ 4mm/h ,晶体转速为 1 5～ 2 5r/min。我们生长的c轴ZnO∶LiNbO3 晶体直径一般为 35～ 40mm ,长度为 6 0mm左右。随着ZnO掺入浓度的增高 ,生长难度加大 ,ZnO在晶体中的分凝系数k由 1变成小于 1。从而晶体中易出现生长层和组分过冷 ,析晶量也随着减少。我们测量了不同浓度ZnO∶LiNbO3 晶体的透过特性 ,ZnO浓度 >5mol%时 ,晶体透过谱中OH吸收峰的位置由 2 .87μm移到 2 .83μm。OH吸收峰的位置紫移的ZnO∶LiNbO3 晶体具有抗光折变能力。高掺杂ZnO∶LiNbO3 晶体和高掺杂MgO∶LiNbO3 晶体相比 ,一个明显的特性是前者在退火和单畴化时没有脱溶失透现象 ,晶体透明度高 ,从而减少了使用损耗 ,有利于提高非线性转换效率。

掺Bi_2O_3/K_2O铌锌酸铅基陶瓷材料的介电性能

研究了(Pb_(0.95-2x)Ba_(0.05)Bi_xK_x)[(Zn_(1/3)Nb_(2/3)_(0.87)Ti_(0.13)]O_3陶瓷的介电性能。结果表明,随着x的增加,材料的介电温谱逐渐展宽,最大介电常数降低,最大介电常数对应的温度移向低温,相变扩散因子增大,频率弥散因子在x=0.15时出现最大值;当x=0.15时,得到了ε_(20)℃=2110,介质损耗tanδ=0.77%,电容温度系数在-55℃～+125℃之间落在-14%～-24%范围内的温度稳定陶瓷材料,认为Bi_2O_3和K_2O使材料纳米结构不均匀是介电温谱宽化的原因。

铌锌酸铅基陶瓷的铁电行为研究

采用具有改进ＳａｗｙｅｒＴｏｗｅｒ电路的全自动铁电体电滞回线测试系统，对（０．９ｘ）Ｐｂ（Ｚｎ１／２Ｎｂ２／３Ｏ３０．１ＢａＴｉＯ３ｘＰｂＴｉＯ３［（ｘ＝０．０５，０．１０，０．１５，简称ＰＺＮＢＴＰＴ（０．１／ｘ）］系列铁电陶瓷样品在０℃～１９０℃温度范围内强场下的极化强度进行了详细测试，并与其弱场介电行为对比，探讨了铁电宏畴微畴不同的强场极化特性，发现ＰＺＮＢＴＰＴ（１０／１５）铁电陶瓷样品的极化强度在自发正常铁电体弛豫型铁电体转变温度Ｔｎｒ下有一个增大过程。

掺镁掺锌铌酸锂的光学吸收边(英文)

我们从紫外到红外范围测量了掺入MgO和ZnO的LiNbO3 单晶的光学透射系数。计算了与波长有关的光学吸收系数α和它的根α1/2 (也相应得到了α对hν和α1/2 对hν的曲线图 ) ,并对吸收边的性质进行了分析。计算了该晶体的直接跃迁能隙Eg、间接跃迁能隙E′g 和参与间接跃迁的声子能量 ,讨论了杂质Mg和Zn对光学吸收边性质的影响。我们发现 ,双掺杂MgO和ZnO的样品的间接跃迁能隙E′g 较纯LiNbO3 晶体的间接跃迁能隙E′g 为小 。

铌锌酸铅基弛豫型铁电体的偏压介电行为研究

测定了铌锌酸铅基弛豫型铁电体ＰＺＮ－ＢＴ－ＰＴ（８３／１０／７）在不同偏压条件下介电行为随温度的变化，通过介电常数导数与温度关系的研究，有效地分离出了弛豫型铁电体极性微区的偏压响应特征，得到了一系列特征温度，并发现介电常数与介电损耗的特征温度之间有着必然的内在联系．

铌锌酸铅基铁电陶瓷的介电弛豫与相结构

通过对Pb(Zn_(1/3)/Nb_2/_3)O_3基系列铁电陶瓷在-100～200℃范围内介电温度响应的详细测试,发现其中存在自发(zero-feild spontaneous)和场致(field-induced)弛豫型铁电体-正常铁电体的转化.结合这一系列材料的X射线衍射(XRD)相结构分析,给出其组成、结构与性能的三元相图,并探讨了铁电陶瓷中宏畴-微畴转变与三方-四方相转变的关系。

铌镁(锌)酸铅-钛酸铅弛豫铁电单晶研究进展

在最近十几年中,新型弛豫型铁电单晶铌镁酸铅-钛酸铅和铌锌酸铅-钛酸铅受到了广泛的关注。这是由于这种新型的弛豫型铁电单晶和传统的压电材料相比较,在准同型相界附近表现出良好的压电、介电与电致伸缩性能。文章介绍了铌镁(锌)酸铅-钛酸铅系列单晶的基本性质,国内外在该晶体制备及晶体性能相关领域的研究进展。

Co^(2+),Zn^(2+)双掺杂铌酸锂晶体的坩埚下降法生长及其光谱特性(英文)

在LiNbO3中掺入0.1%(摩尔分数,下同)的CoO与3%,6%的ZnO,采用坩埚下降法技术生长了双掺杂的Co2+∶Zn2+∶LiNbO3晶体。用X射线衍射与差热分析表征了获得的晶体。测定了晶体不同部位在350~2 500 nm波段的吸收光谱。研究表明:Co离子位于LiNbO3晶体的崎变的氧八面体中,呈现+2价,沿着生长方向Co2+在晶体中的浓度逐渐减少。ZnO的掺杂有效地抑制了Co2+离子在晶体中的掺入,使得Co2+在晶体中浓度的分布变得均匀。同时发现:ZnO的掺入使得上部晶体的熔点升高。从化学组分的角度解释了产生熔点变化的原因。观测到了750 nm波长的荧光发射带。