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随着电子工业的发展,对陶瓷元件提出了更小型化的要求,倾向于需要越来越高的体效率,这可以通过两种方式实现：(1)提高介电常数；(2)减小晶粒尺寸。钛酸钡作为一种最重要的介电材料,是具有最高室温介电常数(ε’RT～1600)的简单化合物。少量稀土离子并入BaTiO3晶格,通过改变结构可以降低其介电损耗和晶粒尺寸、提高介电性能,并能使介电响应逐渐由一级相变(FPT)发展为扩散相变(DPT),介电常数在室温附近维持在较宽的温度范围内。我国的稀土元素蕴藏量丰富,稀土元素在化合物中一般为三价。原子序数为58的稀土元素Ce在地球中蕴藏量最多(44g/t),是一种特殊的稀土元素,可以以三价(4f15s25p6)或四价(4f05s25p6)形式分别在BaTiO3的Ba位或Ti位稳定的存在,并且具有提高BaTiO3熔点和增强绝缘性的作用。因此Ce作为BaTiO3掺杂剂在介电领域的应用具有光明的前景。近几年Fe因其多铁性的活跃研究而备受关注。Fe3+在BaTiO3中起到受主作用,Fe3+掺杂引起BaTiO3的氧空位(Vo)缺陷,导致电传导性。Nd(原子序数为60)是地球中蕴藏量第二多(24g/t)的稀土元素,Nd3+在BaTiO3中起到施主作用。为抑制Fe掺杂BaTiO3陶瓷中Vo形成和降低陶瓷的介电损耗,联合应用稀土掺杂剂(Nd3+)与受主掺杂剂(Fe3+),形成BaTiO3的缺陷复合体,实现结构单相性、低损耗和高介电Y5V性能的陶瓷。在本项工作中,以CeO2-BaTiO3为基础,开展系列陶瓷的结构、介电和缺陷化学研究。主要研究：BaTiO3-BaCeO3系统的相互固溶性和相平衡、Ce3+在BaTiO3的拉曼光谱证据、Ce在(Ba1-xCex)(Ti0.95-x/4Ce0.05)O3陶瓷中的完全固溶体和高介电陶瓷开发、(Ba1-xMx)(Ti1-x/4-yCey)O3,(Ba1-xCex)(Ti1-x/2Mx/2)O3、(Ba1-3x/2CexMx/2)Ti1-x/4O3(M=Ca,Mg)三系列陶瓷中(Ce,Ca)和(Ce,Mg)的位占据的优先性研究及介电性能、新型高介电双稀土(Sm,Ce)及三稀土(La,Eu,Ce)共掺杂BaTiO3陶瓷的开发和新型拉曼光谱。此外,主要研究了Fe在BaTiO3中的缺陷,以及新型BaTiO3陶瓷的结构演变规律、缺陷复合体形成的证据、高介电Y5V型陶瓷的开发、以及与Nd3+-Fe3+缺陷复合体相联系的相结构和缺陷化学。本硕士论文的创新性：(1)详细地调查(1-x)BaTi03-xBaCe03(x=0.1-1.0)系统的相互固溶性和相平衡,给出了BaCeO3、BaTiO3的相互固溶限制,澄清历史上的一个错误认证,即没有单独的BaCeO3相分离；(2)采用拉曼光谱技术调查了不同条件下制备的(Ba1-xCex)Ti1-x/4O3(BCT)和Ba(Ti1-xCex)O3(BTC)陶瓷,首次提供了BCT中Ce3+位于Ba位的拉曼证据,并观察到BTC中少量Ce离子以Ce3+形式不可避免地进入Ba位的拉曼证据；(3)固相法制备(Ba1-xCex)(Ti0.95-x/4Ce0.05)O3陶瓷,仅在x=0.03形成具有单相结构的完全固溶体(BC3TC5)。BC3TC5显示立方结构、Ti空位缺陷、以及Ba位Ce3+和Ti位Ce4+共存的双性Ce3+/Ce4+混合价行为,并在BaTiO3的居里点(TC=125℃)引发原位扩散相变,具有高介电行为(ε’m=9470)及低介电损耗(tanδ<0.025)；(4)采用XRD、EPR、RS、介电测试(Ba1-xMx)(Ti1-x/4-yCey)O3、(Ba1-xCex)(Ti1-x/2Mx/2)O3、(Ba1-3x/2CexMx/2)Ti1-xO3(M=Ca,Mg)陶瓷的缺陷化学及元素的位占据倾向；(5)开发新型高介电双稀土(Sm,Ce)及三稀土(La, Eu,Ce)共掺杂钛酸钡陶瓷,确定稀土离子的位占据和价态,发现新型的高频Raman光谱,研究了介电响应规律；(6)开发了新型的(Ba1-xNdx)(Ti1-yFey)O3陶瓷,研究了立方或四方单相(x≥y)及立方/六方混合相(x<y)的结构演变规律及缺陷复合体形成的证据；开发了高介电Y5V型陶瓷(x=y=0.05),讨论了与缺陷复合体相联系的相结构和缺陷化学。