论文部分内容阅读
锆钛酸铅(PZT)陶瓷材料是具有典型的钙钛矿型结构的二元固溶体，这种材料不仅具有较好的压电性能，而且具有优良的介电性能和铁电性能。PZT在储能电子元件制备，实现传感器功能等方面都有着广泛的应用。为了满足日益发展的电子信息工程技术，PZT的发展趋势主要是通过与其它功能材料合成三元固溶体或者通过掺杂微量元素使之在介电性能，压电性能等方面具有更加优良的特性。 为探究镨离子掺杂对PZT95/5陶瓷的微结构及性能的影响，本研究以一氧化铅、氧化锆、二氧化钛和硝酸镨为主要的实验原料，运用固相高温烧结法烧结制备得到不同镨离子含量掺杂的PZT95/5陶瓷，运用XRD、SEM测试所制得的陶瓷样品的微观结构和性能，利用精密阻抗分析仪和铁电分析仪在一定的环境和条件下对掺杂镨的PZT95/5陶瓷样品的介电性能和铁电性能进行测量和比较。我们希望能够获得综合性能较优的PZT95/5陶瓷材料。 本研究对于PZT95/05陶瓷主要的工作以及得到的成果有:通过传统的固相烧结法在一定的烧结温度下制备出PZT95/5陶瓷和镨离子掺杂量不同的PZT95/5陶瓷。利用XRD图像得出烧结温度在1250℃时得到的陶瓷样品基本无杂相存在。XRD图谱结果表明镨掺杂有利于PZT95/5陶瓷铁电三方相到反铁电四方相的转变的微结构转变，由SEM照片可以看出掺杂一定量的镨，可以使得PZT95/5陶瓷样品的晶粒分布更加均匀，结构致密度也会得到提高，但是镨掺杂过量反而会抑制晶粒发育。随着镨掺杂量的增加，样品的相对介电常数呈现先增大后减小的趋势，在掺杂量为3％时，相对介电常数最大，达到为225.9，此时介电损耗为0.01136;样品的剩余极化强度和矫顽场与介电常数呈现相同的变化趋势，镨掺杂量为3％时，剩余极化强度最大，达到11.0785μC/cm2，矫顽场最大为27.46kV/cm。研究表明适量掺杂镨离子有利于提高PZT95/5陶瓷的介电性能和铁电性能。这种新的相转换方式和介电性、铁电性能的提升能将使PZT陶瓷在功能陶瓷的应用范围更加广泛。