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Ho掺杂对Ba(Zr0.1Ti0.9)O3基陶瓷介电性能的影响*

2021-10-31胡登卫

宝鸡文理学院学报(自然科学版) 2021年3期

马 蓉,崔 斌,胡登卫,王 艳

(1.宝鸡文理学院 化学化工学院,铁电功能材料工程(技术)研究中心,陕西 宝鸡 721013; 2.西北大学 化学与材料科学学院,陕西 西安 710127)

BaTiO3基陶瓷由于具有良好的压电、铁电及介电性能,从而成为使用最广泛的电子陶瓷之一[1-2]。随着对电子陶瓷元件的大容量、小型化、高可靠性及高精度要求的提出,Y5V型[3](EIA-Y5V标准是指:在-30~+85 ℃范围内任意温度陶瓷的电容量与室温25 ℃时的电容量的比值介于+22%~-82%之间)多层陶瓷电容器(MLCC)基于其较高的电容量、较好的温度稳定性及较多的可叠层,表现出巨大的发展潜力[4-5]。为了实现MLCC大容量、小型化、低损耗和循环使用的发展目标,主要通过2个途径来满足其需求:一方面是减小陶瓷介质层的厚度;另一方面是提高陶瓷的室温介电常数,即通过匹配的元素对材料进行掺杂改性,同时辅以优化的制备工艺来提高陶瓷的介电常数[6]。纯BaTiO3的室温介电常数为1 200左右,而其居里峰(120 ℃)处的介电常数却高达14 000~16 000,因此,人们对BaTiO3基的MLCC用Y5V型介质瓷料的研究所要解决的问题之一就是如何移动其居里温度及改善陶瓷的介温特性以使其满足Y5V标准;其次,在满足Y5V标准的前提下,如何制得纳米粉体,高介电性能的细晶陶瓷,以实现当前MLCC小体积大容量的发展要求。

自从发现在纯BaTiO3中掺杂稀土元素会使陶瓷的电阻率显著降低以来,稀土元素作为掺杂剂对BaTiO3陶瓷材料进行改性引起了人们极大的重视。向钛酸钡基陶瓷材料中掺杂各种稀土金属元素可明显改善其性质[7],尤其是稀土元素的掺杂,既可以改善材料的介电性质[8-9],又能赋予材料复合特性使其产生新的功能[10-11]。……

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