Dy在BaTiO3中的位占據(jù)研究

崔淑珍，路大勇

(1.吉林化工學(xué)院材料科學(xué)與工程研究中心，吉林吉林132022;2.東北師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院，吉林長春130024)

稀土離子常作為鈦酸鋇(BaTiO3)的摻雜劑，通過修改結(jié)構(gòu)來提高BaTiO3的介電性能［1-4］.而稀土Dy常同Mg、Mn離子聯(lián)合應(yīng)用，共同作為BaTiO3的摻雜劑，以實現(xiàn)介電溫度穩(wěn)定的X7R或X8R指標(biāo)［5-8］.Dy3+離子的12配位和6配位半徑分別為 1.19? 和 0.912?［9］，其離子大小介于Ba2+(1.61?)和Ti4+(0.605?)［9］之間，因而 Dy3+離子在BaTiO3中具有進(jìn)入Ba位和Ti位的雙性行為［10-13］.Dy3+更喜歡替換在 Ba位，其 Ba位固溶度大約為 1.2%［10，13，14］.

本項工作采用冷壓陶瓷技術(shù)制備不同名義配比下Dy摻雜的BaTiO3陶瓷，采用XRD、RS、以及EPR研究Dy摻雜對BaTiO3陶瓷的位占據(jù)傾向性行為.

1 實驗部分

采用固相反應(yīng)法的冷壓陶瓷技術(shù)，以分析純的BaCO3、TiO2、Dy2O3粉末為初始原料.按照x=0.01的分子式(Ba1-xDyx)TiO3(簡稱 D1A)、(Ba1-xDyx)Ti1-x/4O3(簡稱 D1AT)、Ba(Ti1-xDyx)O3(簡稱 D1B)、(Ba1-xDyx)(Ti1-xDyx)O3(x=0.03，簡稱D3S)進(jìn)行原料配比，制備了Dy摻雜的BaTiO3陶瓷.

為了對比分析，分別在1 300℃和1 400℃燒結(jié)12 h制備了BaTiO3陶瓷和Dy2Ti2O7陶瓷.

所有測量均在室溫進(jìn)行.采用DX-2700型X射線衍射儀(丹東浩元)測量陶瓷粉末的XRD譜圖(Cu Kα 輻射).2θ測量范圍:20°～ 85°，步長:0.02°.由MS Modeling結(jié)構(gòu)計算軟件決定結(jié)構(gòu)和晶格參數(shù).采用LabRAM Xplora型拉曼光譜儀(法國JY公司)測量陶瓷粉末的拉曼光譜(RS)，激光波長為532 nm.采用EMX Plus型電子順磁共振儀(德國Bruker公司)測量陶瓷粉末的EPR譜，X帶微波頻率:9.84GHz，掃描范圍:2 000～5 000 G.g值由hν0=gβH 關(guān)系計算.

2 結(jié)果與討論

圖1為Dy摻雜BaTiO3陶瓷和我們在1 300℃下合成的BaTiO3陶瓷(用于對比)的粉末XRD譜.在D1B中，主鈣鈦礦相已經(jīng)形成.在29.79°和30.13°兩個雜峰標(biāo)志著少量富Dy相的析出，被鑒定為 Ba12Dy4.67Ti8O35相(JCPDS No.43-0421).Makovec等人［14］和 Lee 等人［15］報道:因 Ba/Ti比率不同，Dy摻雜BaTiO3陶瓷可形成第二相;即Ba含量較多時，Dy3+占據(jù) Ti位，會形成Ba12Dy4.67Ti8O35相;Ti含量……