bi 1.5znnb1.5o 7陶瓷低温介电弛豫研究word格式论文.docxVIP

摘要Bi2O3-ZnO-Nb2O5(BZN)焦绿石陶瓷，其具有理想的介电常数、低的介电损耗、可调的温度系数和低的烧结温度，被看作一类很有前景的低温烧结介质材料。但其在微波频率下介电损耗较大，通常认为低温介电弛豫的存在是导致室温微波频率下BZN基电介质损耗增加的根源。迄今为止，α-BZN焦绿石低温介电弛豫机制还未得到统一定论。本文以α-BZN陶瓷为研究对象，选用Ca2+、Yb3+、Ho3+、Ce4+分别对A、B位进行掺杂，对比研究该体系微观结构变化，探讨其微观结构与宏观介电弛豫之间的关系，分析其介电弛豫物理机制。研究的主要内容如下：1、实验证实掺杂离子在Bi3+的固溶度大于在Nb5+位的固溶度，与GULP模拟结果基本吻合，这与在A2B2O7 焦绿石陶瓷中，B位阳离子半径较小有关。无论掺杂A位还是B位，随掺杂量的增加，晶格常数均减小，键价和呈现增大趋势，介电常数减小，介电损耗增大。在Bi1.5ZnNb1.5O7基陶瓷中，随掺杂量的增加，48f位氧离子坐标x均呈现增大趋势(除BYZN陶瓷，可能配方过少缘故)，而弛豫程度基本呈减小趋势。2、在微波介质陶瓷中，介电常数的变化不仅与离子极化率有关，还与键价和有关，在Bi1.5ZnNb1.5O7基陶瓷中，介电常数的变化基本遵循如下规律：随掺杂量的增加，介电常数与A4O键价和成反比变化关系。介电损耗的变化与非本征损耗密切相关。3、弛豫程度与x值成反比变化，x越大，即A位立方体越规则，表明：焦绿石结构陶瓷的介电松弛与正八面体向规则立方体之间的转变有关，越接近正八面体，弛豫程度越大，越接近立方体，弛豫程度越小。4、尽管多面体BO6与A2O′的相互作用能仅占总能量的2-3%，但随着x的增加，此相互作用能加强，这也可能导致弛豫行为减弱。5、A-O′键价增大，A-O′键能增加，阻碍了松弛行为。关键词：Bi1.5ZnNb1.5O7陶瓷；介电弛豫；键价理论；48f氧坐标xAbstractBi2O3-ZnO-Nb2O5(BZN)pyrochloreceramicshasbeenconsideredoneofthepromising candidatedielectricmaterialsbecauseofthefouressentialproperties:(1)reasonabledielectric constant,(2)lowdielectricloss,(3)controllabletemperaturecoefficientofcapacitance,(4)low sinteringtemperature.Simultaneouslythehigherdielectriclossoccursatmicrowave frequencies.Itwasconsideredthatthedielectricrelaxationcouldcontributetothedielectric lossofBZNbaseddielectricsinmicrowavedevicesatroomtemperature.Sofar,thephysical natureofthelowtemperaturedielectric relaxationforBZNceramicsis notcompletelyclear.Inthispaper,Ca2+,Yb3+,Ho3+andCe4+ substitutingforA-siteorB-siteweredopedinα-BZNceramics respectively.Themicrostructure,the relationshipbetweenthemicrostructure andthedielectricrelaxation,andthephysicalmechanismofthedielectricrelaxationwere investigated,themainresults areasfollow:TheexperimentconfirmedthatthereisalowersolidsolubilityinNb5+sitethanBi3+site,whichis inaccordancewiththemodelingresultbyGULP,thelowersolidsolubilityinB-siteof pyrochloreceramicsisattributedtothesmallerionicradiusofNb5+.Withthedopingcontent increasing,forA-siteorB-sitedopedα-BZNceramics,thelatticeconstantadecreases,the bondvalences