功能陶瓷材料及应用（铁电陶瓷篇）5.ppt

§1.3铁电陶瓷的改性及机理造成相变弥散的原因：
热起伏相变弥散――温度正态分布――存在Kanzig微区
成分起伏相变弥散――固溶体产生成分起伏――形成不同居里温度的微区，如Ba(Ti1-xZrx)O3,利用该相变弥散，可以改善铁电陶瓷的温度特性。
结构起伏相变弥散――复合钙钛矿结构弛豫铁电体――有序微畴分布于无序基质中，如在Pb(Mg1/3Nb2/3)O3,存在Mg/Nb=1:1的有序微畴（或称极性微区），不同尺度的微区的Ps有不同的温度和频率响应，呈现弥散。完全有序的铁电体呈现小的弥散――普通铁电体。铁电陶瓷的展宽效应:
相变弥散型展宽效应――以结构起伏型弥散为显著
固溶缓冲型展宽效应――展宽剂
晶界缓冲型展宽效应――晶界区结构与成分的不均匀性导致展宽――细晶的宽化效应――细晶结构是温度稳定型铁电陶瓷的结构特点
铁电陶瓷的移峰效应：如BaTiO3中，等价取代居里温度移动――移峰剂
移峰剂和展宽剂是铁电陶瓷中最常用的添加剂。
2铁电陶瓷的物理性能对外场的依赖性

介电频谱：对频率的依赖性
介电温谱：～T
介电老化：对时间的依赖性
偏压特性：电压对介电特性的影响
介电应力谱介电频谱――变化电场中的介电响应复介电常数与频率的关系
由Debye方程,
当=0,r'=s,r"=0,恒定电场下
当→∞,r'=∞,r"=0,光频下
当在0~∞时,包括在电工和无线电频率范围内,
↑,r'↓,s→∞
损耗因子r"的频率关系出现极大值
极值频率,m=1/
当=m时,r'=(s+∞)/2
rmax"=(s-∞)/2
tg=(s-∞)/(s+∞)
介电常数在=1/附近发生剧烈变化,
同时出现极化的能量损耗,称弥散现象通过测试合分析介质的介电频谱可以推断极化机制――电介质研究的常用手段

铁电陶瓷的电畴在交变电场下可发生共振现其频率稳定性降低，铁电陶瓷不宜用于高频合微波频段内。

弛豫铁电陶瓷存在频率弥散――介电峰值温度随频率提高而升高
介电温谱：铁电陶瓷的介电温谱――铁电陶瓷研究最常用的手段

确定居里温度、转变温度及其变化规律
研究微观极化机制
确定介质的温度特性――介电常数的温度系
复合电介质Maxwell:改善铁电陶瓷温度稳定性的途径：――三个层次

宏观：多相复合――正负温度系数介质的复合
介观：晶粒内组成结构不均匀－如X7R型BaTiO3中的core-shell结构
微观：晶格层次上的不均匀，如弛豫铁电体的有序－无序，固溶宽化§1.4铁电陶瓷及器件的制备工艺§1.5铁电陶瓷的应用铁电陶瓷的应用1高介电容器瓷料（利用高介电常数）I类:温度稳定型LowTCCLowLossDielectricsII类:高介电常数型III类:半导型陶瓷电容器--晶界层电容器陶瓷电容器的种类:主要介质陶瓷材料及应用Low-permeabilityCeramicDielectricsandInsulatorsElectricalporcelains滑石质瓷(Talc-basedceramics)
堇青石陶瓷(cordieriteceramics)
滑石瓷(steatiteceramics)
橄榄石瓷(forsteriteceramics)
LTCCMedium-permeabilityCeramics金红石陶瓷(RutileCeramics)金红石陶瓷的介电温谱900oC以上失氧，电阻率降低
2OO+TiTiO2(g)+TiI+4e'
Thelawofmassactionleadsto
[TiI]n4=KnpO2-1
sincen4[TiI],
n=(4Kn)1/5pO2-1/5
在还原气氛下，
2OO+TiTiO2(g)+TiTi’+Vo

含Ti介质陶瓷不能在低氧压或还原气氛下烧结微波介质陶瓷的出现高介电常数εr高品质因数Qf谐振频率温度系数τf频率温度系数MicrowaveDielectricCeramics微波介质陶瓷的应用高介陶瓷材料(High-permittivityceramics)MLCC的制备工艺过程CeramicDielectricsforMLCCs贱金属内电极MLCC(BaseMetalElectrodes,BMEMLCCs)贱金属内电极(basemetalelectrodes,BME),Ni,Cu等
--抗还原介质瓷料--受主掺杂提高BaTiO3的抗还原性
BaTiO3在还原气氛下的抗还原性可以通过在其晶格中通过受主离子的取代加以改善，如以过渡元素离子（Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co3+等）取代Ti4+，可以很好地改善BaTiO3在还原气氛下的电阻退化问题。
受主掺杂形成的氧空位在直流电场下具有很高的迁移率，会产生电性能退化现象。以Mn为受