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采用金属氧化物电子陶瓷工艺路线,制备了钽钪酸铅-钛酸铅(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-xPbTiO3(以下简称PSTT(100x))弛豫型铁电陶瓷,使用XRD、SEM、EDAX、XPS、RAMAN等现代分析技术对PSTT(100x)弛豫型铁电陶瓷的晶相、微观形貌、组成成分、化学价态等进行了系统分析,测试和分析了PSTT(100x)铁电陶瓷的介电常数与温度、介电常数与组分、介电常数与频率、介质损耗与频率等的关系。本论文的工作主要包括: 1、概述了铁电材料的研究进展状况,介绍了弛豫型铁电陶瓷材料的性能和应用领域,综合叙述了几种弛豫铁电体机制的著名理论模型,指出有序-无序转变理论是铁电物理工作者关注的热点之一。 2、介绍了钽钪酸铅Pb(Sc1/2Ta1/2)O3(以下简称PST)陶瓷的结构特点及其介电、铁电和热释电性能。概述了PST陶瓷的制备工艺及PSTT(100x)陶瓷的相图与结构。 3、用“一步法”制备了高钙钛矿相的PSTT(100x)弛豫型铁电陶瓷,结合x射线衍射分析技术,定量计算了PSTT(100x)陶瓷中钙钛矿相的含量。计算结果表明,“一步法”合成的PSTT(100x)陶瓷中钙钛矿相含量可以达到100%、合成工艺简单,有利于在工业化生产中推广。 4、研究了弛豫型铁电陶瓷生长动力学特点,在论文中首次定义了钙钛矿形成指数F。使用F可以定性描述ABO3型钙钛矿结构形成的难易程度。理论计算与实验结果符合较好。 5、SEM的研究表明,PSTT(100x)陶瓷结晶性能良好、晶粒的界面清晰明了、外观饱满。使用EDAX,半定量地测试了PSTT(100x)陶瓷的四种主要元素Pb、se、几、Ti的百分含量。发现PsTT(loox)陶瓷中pb、Ti元素的百分含量与理论值接近,而Sc、Ta元素的百分含量与理论值偏差较大,认为这主要是因为PSTT(1OOx)陶瓷中出现了富担或富铣的微区所致。 6、由电学测试结果可知,用‘。一步法”制备出的PsTT(10ox)弛豫型铁电陶瓷的居里温度较用‘。两步法”制备出的PSTT(100x)弛豫型铁电陶瓷的居里温度高;“一步法”合成的PsTT(l0ox)弛豫型铁电陶瓷的准同型相界范围在x=0.40一0.45附近。在实验中发现PSTT(25),PSTT(35)、PSTT(40)和pSTT(45)陶瓷中出现了热滞现象,其中PSTT(35)陶瓷具有最低的热滞温度。 7、XPS分析表明,PSTT(l00x)陶瓷在Ar+刻蚀前、后Sc,Ta和Ti的价态分别为+3,+5和+4;对刻蚀前的Pb4:峰的分析表明,在PSTT(lI)0x)陶瓷的表面Pb的价态为+2;而对刻蚀后的Pb4,峰进行解谱,发现在PSTT(10ox)陶瓷内部同时存在有Pb2+和游离的Pb,讨论了PSTT(100x)陶瓷中出现游离铅的可能性。 8、拉曼研究表明,在(1一x)Pb(se,二Ta,二)03一xpbTIO3陶瓷中,当ko、40时,psTT(1 oox)陶瓷中对结构变化敏感的Al,模消失,进一步验证了I,sTT(10ox)陶瓷中的准同型相界范围。PSTT(1oox)陶瓷中的F,g(l)模的强度较高,湮没了PbTio3的E(ITo)软模,因此在psTT(loox)的Raman图谱中没有观察到pbTIO3的E(ITO)软模随x的变化情况。在560cm一,附近发现一个新的振动模,推测了出现这种振动模的起因。