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本文采用固相反应法制备了Ho、Nb、Gd及Sn掺杂的BaTiO3基陶瓷样品;利用X射线衍射(XRD)对样品的结构进行了分析分析,结果表明:样品具有较好的晶形。
利用HP3547AMultimeter在室温下对Ho、Nb元素掺杂的BaTiO3基陶瓷材料的直流电阻率进行了测量。发现少量的施主掺杂能有效的降低BaTiO3陶瓷的电阻率。随掺杂量的增加,样品电阻率随掺杂量的变化关系呈V型曲线。我们在理论上从掺杂补偿机制对实验现象进行了解释。
利用HP4294A型阻抗分析仪对稀土氧化物Ho2O3、Nb2O5掺杂BaTiO3基陶瓷在室温下分别在不同频率(1kHz,10kHz,1MHz)下进行了介电常数εr和介电损耗tanδ的测量。通过实验结果发现掺杂样品的介电性能得到了较好的改善,其介电常数比未掺杂时显著提高。Ho3+掺杂量x=0.4%,Nb掺杂量x=0.6%附近时样品的介电性能最好,并且Ho3+掺杂效果比Nb5+掺杂效果要好一些。
利用HP4192A阻抗分析仪,温箱等组成的测试系统测试了稀土氧化物Gd2O3和氧化物SnO2掺杂BaTiO3基陶瓷在不同温度和频率下的复阻抗,并利用介电常数和介电损耗与复阻抗的关系计算出了样品的介电常数εr和介电损耗tanδ。我们通过对实验结果分析讨论得出结论:作为施主杂质离子Gd3+、Sn4+对BaTiO3陶瓷进行A位或B位上的部分掺杂,能很好的改善BaTiO3陶瓷的介电性能。同时对A位掺杂适量的Gd3+(x=0.3%),B位掺杂适量的Sn4+(x=01%),能使样品的居里点前移到60℃,居里点处50Hz下的介电常数εr增加到54000。
利用了正电子湮没技术测量了样品Ba1-xHoxTiO3、BaTi1-xNbxO3的寿命谱,并且计算了正电子在样品中的平均寿命和正电子湮没处的电子浓度,发现正电子寿命各参数、平均寿命和样品内正电子湮没处的电子浓度随掺杂量的增加呈规律性变化。少量的施主掺杂能有效地降低正电子的平均寿命,增大样品内部正电子湮没处的电子浓度。当掺杂量超过一定量(Ho∶x=0.4%,Nb∶x=0.6%)后的正电子的长寿命成分增加,正电子的平均寿命开始增加,正电子湮没处的电子浓度开始减小。通过分析讨论得知正电子寿命谱各参数的变化主要是由于施主掺杂在不同阶段的电子补偿或空位补偿占主导地位引起的。另外施主掺杂在样品中造成的缺陷对样品的电阻率和介电性能产生了影响。