研究目的
研究Cu和Nb共掺杂BaTiO3陶瓷的结构、价态、导电机制及介电性能,重点关注变程跳跃传导和极化子介电弛豫现象。
研究成果
研究证实了铜和铌共掺杂钛酸钡中存在VRH导电和极化子介电弛豫现象,这归因于具有混合价态铜离子的高度畸变和无序结构。该发现揭示了巨介电常数背后的机制,并为电子器件应用提供了思路,同时建议对其他组分及详细的局域结构开展进一步研究。
研究不足
该研究仅针对一种特定组分(BaTi0.7(Cu0.1Nb0.2)O3),可能无法推广至其他掺杂水平或材料。细晶粒微观结构和高无序度可能影响重现性。XRD等技术可能无法检测极局部畸变,且EPR信号宽泛无超精细结构,限制了对铜离子的详细分析。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用固相反应法制备BaTi0.7(Cu0.1Nb0.2)O3陶瓷,通过XRD、SEM、拉曼光谱、XPS、宽频介电谱和EPR等技术分析其结构、微观形貌、价态、介电性能及磁学特性,并运用Mott变程跳跃传导模型(VRH)和统一缺陷响应(UDR)理论进行数据分析。
2:7(Cu1Nb2)O3陶瓷,通过XRD、SEM、拉曼光谱、XPS、宽频介电谱和EPR等技术分析其结构、微观形貌、价态、介电性能及磁学特性,并运用Mott变程跳跃传导模型(VRH)和统一缺陷响应(UDR)理论进行数据分析。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品由高纯度BaCO3、TiO2、CuO和Nb2O5粉末合成,实验数据采集自173-473K温度范围及1Hz–10MHz频率范围的实验室测量结果。
3:TiOCuO和Nb2O5粉末合成,实验数据采集自173-473K温度范围及1Hz–10MHz频率范围的实验室测量结果。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括丹东方圆DX-2700型XRD、德国蔡司EVO MA10扫描电镜、法国Horiba Jobin Yvon XploRA拉曼光谱仪、赛默飞世尔Thermo ESCALAB 250Xi XPS、德国Novocontrol Concept 41介电谱仪及布鲁克A300 EPR谱仪;材料为国药集团化学试剂有限公司提供的高纯试剂。
4:实验流程与操作步骤:
将粉末经煅烧、研磨、压片后烧结成型,采用银浆或溅射金电极,通过变温变频测试获取数据,使用GSAS-EXPGUI和ZView软件进行数据分析。
5:数据分析方法:
XRD数据采用Rietveld精修,XPS数据通过拟合函数处理,电导率与介电弛豫采用UDR和VRH模型分析,阻抗数据通过等效电路建模解析。
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