研究目的
评估A位掺杂剂(Sr2+和Ca2+)单掺杂与共掺杂对BaTiO3陶瓷结构、电学及光学性能的影响。
研究成果
Sr2?和Ca2?共掺杂可提升BaTiO?陶瓷的电学与光学性能,其中Ba?.?Ca?.??Sr?.??TiO?展现出最高的介电常数。结构转变与性能改善使这些材料在光电子应用中颇具前景,但孔隙率和二次相仍构成挑战。
研究不足
部分样品的高孔隙率(高达37%)可能影响介电性能;Ca2?溶解度有限导致次生相生成;由于漏电流和空间电荷效应,铁电性能较差。
1:实验设计与方法选择:
采用传统固态烧结路线合成不同组分的Sr2?和Ca2?掺杂BaTiO?基陶瓷。方法包括粉末制备、煅烧、压制、烧结,以及通过XRD、SEM、介电测量、铁电测试和紫外-可见光谱进行表征。
2:样品选择与数据来源:
样品包括Ba?.?Sr?.?TiO?、Ba?.?Sr?.?TiO?、Ba?.?Sr?.?TiO?、Ba?.?Ca?.??Sr?.??TiO?和Ba?.?Ca?.?TiO?。原料为化学计量比的高纯BaCO?、CaO、SrCO?和TiO?。
3:实验设备与材料清单:
设备包括球磨机、烘箱、烧结炉、阿基米德法密度测量装置、X射线衍射仪(德国布鲁克Advanced D8)、扫描电镜(英国ZEISS-EVO 18)、阻抗分析仪(英国Wayne Kerr 6500B系列)、多铁性测试仪(美国Radiant Tech. Inc.)和紫外-可见分光光度计(日本岛津UV/Vis-1650 PC)。材料包括乙醇和PVA粘结剂。
4:8)、扫描电镜(英国ZEISS-EVO 18)、阻抗分析仪(英国Wayne Kerr 6500B系列)、多铁性测试仪(美国Radiant Tech. Inc.)和紫外-可见分光光度计(日本岛津UV/Vis-1650 PC)。材料包括乙醇和PVA粘结剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:粉末在乙醇中球磨20小时,100°C干燥24小时,1000°C煅烧2小时,重新球磨后压制成坯体,在1150–1250°C烧结2小时。通过阿基米德法测密度,XRD进行物相分析,SEM观察形貌,介电性能在20 Hz-5 MHz范围内测量,P-E回线在1 Hz下测试,光学带隙通过紫外-可见光谱测定。
5:数据分析方法:
XRD数据使用FULLPROF软件进行Rietveld精修,晶粒尺寸通过线性截距法和IMAGE J软件计算,介电数据用于分析介电常数和损耗,光学数据采用Kubelka-Munk函数和Tauc图计算带隙。
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