Ce3+掺杂Na0.5Bi8.5Ti7O27铋层状陶瓷的结构与电性能研究

采用固相法制备了Ce^3+掺杂的Na0.5Bi8.5–xCexTi7O27(NBT-BIT-x Ce,0≤x≤0.1)共生铋层状无铅压电陶瓷,研究了NBT-BIT-xCe陶瓷的结构和电学性能。研究结果表明所有陶瓷样品均为单一的铋层状结构,随Ce3+掺杂量的增加,样品的畸变程度呈现上升趋势,同时陶瓷晶粒的平均尺寸不断减小,介温谱和差热分析结果表明样品的介电双峰均对应于陶瓷内部结构的铁电相变。Ce^3+掺杂可以显著减少陶瓷内部的氧空位浓度以及降低陶瓷的介电损耗,提升陶瓷的压电常数(d33),当x=0.06时,陶瓷的综合电性能最佳:压电常数(d33)达到27.5 pC/N,居里温度(TC)达到658.2℃,介电损耗(tanδ)为0.39%。

Na0.5Bi8.5Ti7O27共生铋层状压电陶瓷的电导和弛豫机制研究

铋层状压电陶瓷在高温电子器件领域中占有十分重要的,其高温电导和弛豫行为对陶瓷的电学性能有着直接影响。本文采用固相法制备了Na0.5Bi8.5Ti7O27共生铋层状无铅压电陶瓷,通过X射线衍射、X射线光电子能谱以及高温阻抗等测试手段,系统地研究了陶瓷内部的缺陷与其电导和弛豫的内在联系。结构分析表明陶瓷样品形成了单一的铋层状结构,其内部存在少量的Ti3+离子;阻抗分析表明在400-620℃温度范围内,电导机制源于氧空位一级电离的贡献,其电导激活能为1.11 eV,表现为单一的电导机制,而弛豫机制在相同的温度范围内表现出两种不同机制,在400-540℃温度范围内,弛豫机制源于氧空位的短程跃迁,其弛豫激活能为1.12 eV,在540-620℃温度范围内,弛豫机制归于Ti离子的变价,其弛豫激活能为0.73 eV。

Mn改性Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_7O_(27)铋层状陶瓷结构与电性能的研究

采用固相法制备了Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_7O_(27)+xmol%MnCO_3(NBTO-M_(n-x),x=0.00,3.00,5.00,7.00)铋层状压电陶瓷材料,系统研究了MnCO_3的引入对Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_7O_(27)共生结构铋层状陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响.结果表明:所有样品均为单一的共生结构铋层状陶瓷材料,Mn的引入没有改变其物相结构;适量的Mn掺入能明显降低Na_(0.5)Bi_(8.5)Ti_7O_(27)陶瓷的介电损耗tanδ,改善其电性能,当x=5.00时,其综合性能最佳:ρ、d_(33)、Q_m、k_p和k_t分别为ρ=6.90g/cm^3、d_(33)=19pC/N、Q_m=3230、k_p=11.00%、k_t=13.40%,该组分陶瓷样品具有良好的热稳定性。