刘杨琼，丁士华，宋天秀，张 瑶，蒋旭峰



Nb掺杂对BaTi0.96Al0.04O3陶瓷介电性能的影响

刘杨琼，丁士华，宋天秀，张 瑶，蒋旭峰

（西华大学 材料科学与工程学院，四川 成都 610039）

为探究Al-Nb共掺对BaTiO3介电性能的影响及其掺杂机制，以BaTi0.96Al0.04O3为基础配方，通过传统的固相反应法制得BaAl0.04Ti0.96-xNbO3(0≤≤0.08)陶瓷样品，并通过XRD、LCR分析仪和Gulp软件来对样品的结构、介电性能进行分析。结果表明：当≥0.03时陶瓷样品中出现第二相；随着Nb5+含量的增加，陶瓷从传统的铁电体转变成弛豫铁电体，介电峰值温度（m）向低温方向移动，且当≤0.01时介电常数增大，当≥0.02时介电常数减小；通过Gulp模拟分析得出晶体中钡空位补偿机制优先发生，可能伴有少量钛空位补偿，主要存在的缺陷簇是。

BaTiO3；介电性能；固相反应；弛豫铁电体；缺陷偶极子；Gulp代码

BaTiO3是一种典型的具有ABO3型钙钛矿结构的功能材料。BaTiO3系介质陶瓷因具有较高的介电常数，优良的铁电、压电、绝缘性能，因此广泛应用于多层陶瓷电容器、铁电存储器以及新型变阻器等[1-5]。但是未经掺杂改性的BaTiO3陶瓷其介电性能往往受到外加直流偏置电场、环境温度变化的影响，因此为了获得性能优良的BaTiO3系介质陶瓷，必须对BaTiO3进行掺杂改性。对于BaTiO3的掺杂改性研究，早在多年前就有学者提出：当对BaTiO3进行A位或者B位掺杂时，它会在一定掺量的情况下从传统的铁电体转变为弛豫铁电体[6]。弛豫现象已经被很多理论解释了，比如说Setter等[7-8]提出的有序-无序结构，Yao等[9]提出的微畴-宏畴转变，Burns等[10]和Vielhand等[11]提出的偶极子的玻璃相，以及局部随机场和偶极子的不均匀性等[12]。……