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Excellent thermal-stability and low dielectric loss of BaTiO3-Bi(Sr2/3Nb1/3)O3 solid solution ceramics in a broad temperature range applied in X8R

DOI:10.1016/j.mseb.2018.12.022 期刊:Materials Science and Engineering: B 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:23:52
摘要: (1?x)BaTiO3-xBi(Sr2/3Nb1/3)O3 [(1?x)BT-xBSN, 0.02 ≤ x ≤ 0.1] ceramics were synthesized by a traditional solid state reaction technique. The transition from tetragonal phase to pseudo cubic phase at 0.02 ≤ x ≤ 0.04 was observed in Raman spectra and X-ray di?raction patterns. As the BSN contents increased, the grain size increased. With adding Bi(Sr2/3Nb1/3)O3, the thermal stability of permittivity and dielectric loss of ceramics got a good optimization. Especially, 0.9BT-0.1BSN ceramics have small Δε/ε25°C values (≤ ± 15%) in a wide temperature range of ?75 °C to 153 °C, high relative permittivity (~1505 to 1700) and low dielectric loss (tan δ ≤ 0.02) from ?88 °C to 200 °C, showing that BT-BSN ceramics are suitable for using in MLCCs of X8R. Impedance spectroscopy was analyzed the conduction and relaxation processes. The results showed that the relaxation and the conduction process in the high temperature region are thermally activated, and the oxygen vacancies are charge carriers.
作者: Xiuli Chen,Xiaoxia Li,Gaofeng Liu,Xiao Yan,Huanfu Zhou
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研究概述 实验方案 设备清单

To investigate the thermal stability and dielectric properties of (1?x)BaTiO3-xBi(Sr2/3Nb1/3)O3 solid solution ceramics for application in X8R multilayer ceramic capacitors (MLCCs).

The (1?x)BT-xBSN ceramics exhibit excellent thermal stability and low dielectric loss, making them suitable for X8R MLCC applications. The phase transition from tetragonal to pseudo-cubic occurs at x ≥ 0.04, and oxygen vacancies are identified as the primary charge carriers. The 0.9BT-0.1BSN composition shows optimal performance with high permittivity and stability over a broad temperature range.

The study is limited to specific composition ranges (x from 0.02 to 0.1) and sintering conditions. Potential optimizations could include exploring other dopants or varying sintering parameters to further enhance properties.

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