【摘 要】
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巨介电材料通常是指介电常数大于1000的电介质材料,因其在储存器和单层陶瓷电容器等领域拥有广阔的应用前景而受到众多研究人员的关注。钙钛矿结构的SrTiO3因其丰富而独特的性能成为巨介电研究的热点材料。研究表明对SrTiO3掺杂改性让其内部产生缺陷偶极子能够获得巨大的介电常数和极低的介电损耗,同时烧结工艺在很大程度上影响了陶瓷的介电性能。本文采用传统的固相合成法制备了稀土掺杂的Sr1-3x/2Lnx
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巨介电材料通常是指介电常数大于1000的电介质材料,因其在储存器和单层陶瓷电容器等领域拥有广阔的应用前景而受到众多研究人员的关注。钙钛矿结构的SrTiO3因其丰富而独特的性能成为巨介电研究的热点材料。研究表明对SrTiO3掺杂改性让其内部产生缺陷偶极子能够获得巨大的介电常数和极低的介电损耗,同时烧结工艺在很大程度上影响了陶瓷的介电性能。本文采用传统的固相合成法制备了稀土掺杂的Sr1-3x/2LnxTiO3（Ln=Ce、Sm、Dy）陶瓷。利用原粉埋烧或者N2气氛退火等烧结工艺来改善陶瓷性能,并对其微观形貌和介电行为进行了研究。利用埋烧工艺制备了Sr1-3x/2CexTiO3（x=0.000,0.005,0.0075,0.010,0.0125,0.015）陶瓷。当x=0.0075时获得了最佳性能,室温下（1 kHz）介电常数约为21000,介电损耗约为0.0073。此外,在-60℃-250℃温度范围内具有巨大的介电常数（ε’≥15000）和低介电损耗（tanδ≤0.018）。分析其巨介电常数和低介电损耗来源,发现Sr1-3x/2CexTiO3陶瓷内部虽然有界面极化的贡献,但其不是主要来源。巨介电常数和低介电损耗的主要来源是缺陷偶极子(Ti3+-VO··-Ti3+)、(2Ce·Sr-VS’r)和(VS’r-VO··)的存在。N2气氛退火后的Sr1-3x/2SmxTiO3（x=0.005,0.0075,0.01,0.0125）陶瓷均具有巨大的介电常数。介电性能最佳的组分为x=0.01,其在室温下1 kHz时,拥有较大的介电常数约为78000,最低的介电损耗约为0.01,且在-60℃-250℃温度范围内介电常数大于60000、介电损耗小于0.025。巨介电常数和低介电损耗的主要来源是缺陷偶极子((Ti3+-VO··-Ti3+)和(VS’r-VO··))和界面极化的协同作用。利用埋烧工艺制备的Sr1-3x/2DyxTiO3（x=0.005,0.01,0.015,0.02,0.04,0.06）陶瓷具有极为优异的高温稳定性。x=0.01组分室温下（10 kHz）介电常数为27000,且在频率为10 kHz时,介电常数变化率在±15%范围之内的温度范围为30℃-480℃。巨介电常数和低介电损耗的主要来源是缺陷偶极子和界面极化的协同作用。且对照未进行埋烧的Sr0.985Dy0.01TiO3陶瓷,埋烧工艺改善了该陶瓷的介电常数和温度稳定性,降低了陶瓷在高频下的介电损耗,所以埋烧工艺对巨介电陶瓷的合成具有研究价值。
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