CaCO3 、 SrCO3掺杂温度稳定型BZN基介质材料

报告人：金雨馨指导教师：李玲霞 教授

2014-04-22

主要内容

实验进展情况1

文献学习情况2

下一步计划安排3

• 固相法制备 [Bi1.5(CaxZn1-x)0.5](Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷样品，对制备的陶瓷样品进行烧结，并对其 ɛ ， tanδ ， k

进行测试。烧结温度： 925 , 950 , 975℃ ℃ ℃ 。

实验工作（一）

Ca2+(1.12Å)→ Zn2+(0.74ÅVI,0.90ÅVIII) on the A-site positions

1.687 ≤ RA/RB ≤1.725 →α+β

RA/RB≥1.725→α

RA/RB≤1.687→ β(0.0 ≤ x ≤ 0.5) Permittivity 140→90(0.5 ≤ x ≤ 1.0)

α+β Permittivity 90→80 β

[Bi1.8(CaxZn1-x)0.2](Zn0.6Nb1.4)O7 pyrochlores

实验依据

• 完成 [Bi1.5(CaxZn1-x)0.5](Zn0.5Nb1.5)O7体系中 x = 0.2, 0.3, 0.4, 0.5,0.6,0.7,0.8,0.9陶瓷样品的测试。

结合论文报导计算x ≤0.355

0.355≤ x ≤ 0.809 0.809≤ x ≤ 1.0

RA/RB≤1.687→α

1.687 ≤ RA/RB ≤1.725 →α+β RA/RB≥1.725→ β

Figure.1. Permittivity and the temperature coefficient of permittivity , as a function of x in Bi1.5(CaxZn1-x)0.5](Zn0.5Nb1.5)O7

在该体系中，随着钙离子含量的增加，其介电常数逐渐减小，介电常数温度系数逐渐向正向移动，当 x≥0.8时，介电常数逐渐增大，介电常数温度系数向负向移动。

composition ɛ tanδ (10-4) k (ppm/K)

x=0.2 147.4456 2.4 -486.2990

x=0.3 144.3744 2.1 -455.1853

x=0.4 132.5382 2.3 -415.3983

x=0.5 118.9239 2.7 -296.9644

x=0.6 107.8081 2.7 -173.5793

x=0.7 92.2659 8.5 -27.0823

x=0.8 79.2013 15.8 205.0332

x=0.9 85.9330 10.5 110.4442

Table.1. Dielectric properties of [Bi1.5(CaxZn1-x)0.5](Zn0.5Nb1.5)O7 pyrochlore sintered at 940℃

• 固相法制备 (Bi1.5Zn0.5-xSrx) (Zn0.5Nb1.5)O7陶瓷样品，对制备的陶瓷样品进行烧结，并对其 ɛ ， tanδ ， k 进行测试。烧结温度： 925 , 950 ,975℃ ℃ ℃ 。

实验工作（二）

• 目前，已完成 [Bi1.5(CaxZn1-x)0.5](Zn0.5Nb1.5)O7体系中 x =0.1, 0.2, 0.3, 0.4陶瓷样品的制备与测试。

Sr2+(1.26Å)→ Zn2+(0.74ÅVI,0.90ÅVIII) on the A-site positions

实验依据

以具有较大离子半径的 Sr2+ (1.26Å)取代 BZN中位于 A位的 Zn2+

(0.90Å) ，改变 Bi1.5ZnNb1.5O7 体系 RA/RB ，研究 (Bi1.5Zn0.5-xSrx) (Zn0.5Nb1.5)O7体系材料结构与性能的关系，获得具有较高介电常数，近零介电常数温度系数的陶瓷样品。

Figure.2. Permittivity of sintered samples at different sintering temperature with various compositions (x in (Bi1.5Zn0.5-xSrx) (Zn0.5Nb1.5)O7)

在该体系中，随着锶离子含量的增加，其介电常数基本保持不变。随烧结温度的升高，体系介电常数有所增加，当烧结温度达到 950℃ ，体系介电常数基本不随烧结温度变化。

Figure.3. Temperature coefficient of permittivity (k) of sintered samples at different

sintering temperature with various compositions (x in (Bi1.5Zn0.5-xSrx) (Zn0.5Nb1.5)O7)

在该体系中，随着锶离子含量的增加，其介电常数温度系数逐渐向正向移动，当x=0.4时，体系介电常数温度系数近零。随烧结温度的升高，体系介电常数温度系数变化不大。

文献学习Effect of Ag on the sintering and dielectric properties behavior of Bi1.5ZnNb1.5O7 ceramics (Journal of Alloys and Compounds, Weihong Liu, HongWang)

在 BZN体系中，通过掺入少量 Ag （ 1-4 wt%），可促进晶粒的生长（ 2→6μｍ），提高陶瓷样品的密度，从而改善体系的介电常数（ 150→215），并使其保持较低的损耗（ tanδ ： 10-4）， Ag 与 BZN反应生成共熔的液相，可降低体系的烧结温度（ 1020→900℃ ）。文章分析比较全面，对论文写作有一定帮助。

实验一：完成 (Bi1.5Zn0.5-xSrx) (Zn0.5Nb1.5)O7体系中 x=0.5陶瓷样品的制备，对制备的陶瓷样品进行烧结，并对其 ɛ ， tanδ ， k 进行测试。烧结温度： 925 ,950 , 975℃ ℃ ℃。实验思路：以具有较大离子半径的 Sr2+取代 BZN中位于 A位的 Zn2+，研究 A 位 Zn2+离子取代对材料结构与介电性能的影响实验目的：以 Sr2+取代 BZN中位于 A位的 Zn2+，改变Bi1.5ZnNb1.5O7 体系 RA/RB ，研究 (Bi1.5Zn0.5-xSrx) (Zn0.5Nb1.5)O7体系陶瓷结构与性能的关系预期结果： 随 Sr2+含量的改变，材料介电常数逐渐降低，介电常数温度系数向正向移动。

下一步计划

实验二：制备纯的立方相 Bi1.5ZnNb1.5O7 焦绿石陶瓷样品，并对其ɛ ， tanδ ， k 进行测试。实验目的：为研究离子取代对立方相 Bi1.5ZnNb1.5O7焦绿石相成分、微观结构、介电性能的影响提供对比数据。

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