铋系化合物改性的新型三元弛豫铁电体的性能研究

作者:黄江峰; 王涛; 王凤华; 何志兴; 陈哲; 黄音博; 吴文娟
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钛酸钡(BaTiO3)陶瓷作为一种传统的介电电容器材料,其强铁电性会导致较低的储能密度,但掺杂可以削弱铁电性,获得弛豫铁电体,提高储能性能。利用铋化合物增强弛豫的特性,本文为BiScO3和TiO设计了BaTiO3基三元陶瓷材料(Sr0.7bi0.2),以取代改性:(0.99-x)Ba(Zr0.1ti0.9)o3-x(Sr0.7bi0.2)TiO3-0.01bisco3(简称BZT-xsbt-BS)。传统固相法制备的BZT-xsbt-BS陶瓷在室温下具有纯立方钙钛矿结构,没有因掺杂而发生变化。介电和铁电性能测试分析表明,BZT-xsbt-BS陶瓷具有弛豫的典型铁电特性。由于等价离子Sr2+和Bi3+掺杂引起的界面弛豫极化,它可以增加BZT-xSBT-BS陶瓷的介电常数,但由于其响应速度慢,陶瓷的介电损耗也显著增加。适量(Sr0.7bi0.2)TiO3可以改善BZT-xSBT-BS陶瓷的介电、铁电、应变和储能性能。当x=0.015时,BZT-xSBT-BS陶瓷的综合性能较好:R~10372,tan~0.019,Pmax=16.42c/cm2,EC=1.41kV/cm,Smax+=0。12%(@40 kV/cm),WD=0.181 J/cm3,=80.4%(@60 kV/cm)。