第3章铁电陶瓷3.ppt

3.3 BaTiO3铁电陶瓷 BaTiO3陶瓷的介电性能 单晶单畴BaTiO3的相对介电常数呈现很强的各向异性，室温下沿极化方向的相对介电常数为230，垂直极化方向为4770 实际制备的BaTiO3陶瓷的室温介电常数依制备条件不同在2000－4000之间 II 类: 高介电常数型 高介铁电陶瓷, k ~ 2000-20000, tan? 0.03, 按温度特性分: X7R, Z5U, Y5V 等 如何获得Z5U或Y5V高介陶瓷? (1) 移峰-----等价取代 等价离子的取代改变BaTiO3的相变温度，相变温度的提高或降低与离子键的键强有关，Ti-O之间的耦合强，则相变温度高。 BaTiO3的相变温度 等价离子的取代改变BaTiO3的相变温度 移峰剂 (2) 介电峰展宽 铁电陶瓷的展宽效应 居里峰起因于Tc时电畴定向的活化能最小 居里温区与相变弥散： 宏观上――异相共存（铁电相和顺电相) 微观上――微区化学与结构不均匀性 造成相变弥散的原因： 热起伏相变弥散――温度正态分布――存在Kanzig微区，100～1000? 成分起伏相变弥散――固溶体产生成分起伏――形成不同居里温度的微区，如Ba(Ti1-xZrx)O3, 利用该相变弥散，可以改善铁电陶瓷的温度特性。 Ceramic Dielectrics for MLCCs 结构起伏相变弥散――复合钙钛矿结构弛豫铁电体――有序微畴分布于无序基质中，如在Pb(Mg1/3Nb2/3)O3, 存在Mg/Nb=1:1的有序微畴（或称极性微区），不同尺度的微区的Ps 有不同的温度和频率响应，呈现弥散。完全有序的铁电体呈现小的弥散――普通铁电体。 如何得到X7R型温度稳定型介质陶瓷? 利用结构不均匀性改善温度稳定特性 在掺杂ZrO2, CdBi2Nb2O9、Bi4Ti3O12，Bi2O3＋ZnO、Bi2O3＋Nb2O5和CeO2等的BaTiO3陶瓷中出现芯-壳结构. Nb2O5-Co2O3掺杂BaTiO3陶瓷芯-壳结构示意图及其成份分布 TEM观察表明：其芯为具有电畴结构的铁电相，半径约0.3-0.5?m；而壳区为非铁电成分. 芯区几乎保持了纯BaTiO3的铁电相, 其介电性能也保持了纯BaTiO3的介电特性 壳区则为Nb、Co等取代的BaTiO3, 其介电峰移向室温附近, 室温下壳区并不呈现电畴结构. 可视为铁电相与顺电相构成的复相材料 陶瓷的介电常数可以用混合对数公式计算： 如何获得抗还原BaTiO3介电陶瓷? BaTiO3的缺陷结构与抗还原性 * * BaTiO3中常用的展宽剂 Me2O3 稀土Me3+ (0.99~1.22) Fe2/3SnO3 Fe3+ (0.78) NiSnO3 Ni2+ (0.74) Bi2/3SnO3 Bi2/3ZrO3 Bi2/3TiO3 Bi3+ (0.96） MgSb2O6 MgSnO3 MgZrO3 MgTiO3 Mg2+ (1.06) CaSnO3 CaZrO3 CaTiO3 Ca2+ (1.06) SrSb2O6 Sr2+ (1.27) PbSb2O6 Pb2+ (1.32) BaSb2O6 Ba2+ (1.43) Sb5+ (0.62) Sn4+ (0.74) Zr4+ (0.87) Ti4+ (0.64) A/B 位离子及半径（?）