Sr1-x（YK）0.25xBa0.5xBi4Ti4O15陶瓷的制備及其介電性研究

駱建國 ，朱 蒙 ，龍春艷 ，徐 軍*

1.武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430205；

2.等離子化學與新材料湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北 武漢 430205

鐵電材料是一種在一定溫度范圍內具有自發極化且自發極化可以隨外電場變化而改變的功能材料，鐵電材料除了具有鐵電性外，還具有壓電性、熱釋電性、介電性和電光效應等一系列物理性質，廣泛應用于各類電子器件中［1-2］。鋯鈦酸鉛（PbZrO3-PbTiO3）是目前使用最廣的鐵電材料，它是由鈦酸鉛和鋯酸鉛組成的固溶體，具有很高的介電常數（dielectric constant，ε），工作溫度在250℃以下［3］。隨著環保要求逐漸嚴格，含鉛材料的存在空間越來越小，亟需開發出性能優良的無鉛替代材料。當前研究較多的無鉛鐵電材料主要有：鈦酸鉍鈉（Na0.5Bi0.5TiO3）［4］、鈦酸鋇（BaTiO3）［5］和二鈦酸鋇（BaTi2O5）［6］以及鉍層狀鈣鈦礦結構（Aurivillius相）化合物［7-9］等。Aurivillius相由于具有多層結構及較大的固溶度，在多層制備、元素置換等方面得到廣泛研究，其通式為［Bi2O2］［An-1BnO3n+1］，由鉍氧層和鈣鈦礦結構交替組成，n代表兩相鄰鉍氧層之間BO6八面體數目。A位一般由Bi3＋、La3＋、Ba2＋、Sr2＋等大半徑的離子占據，B位一般由 Nb5＋、Zr4＋、Ti4＋和 Fe3＋等小半徑的離子占據。SrBi4Ti4O15是一種典型的4層Aurivillius相鐵電材料，其居里溫 度（Curie temperature，Tc）約 為 520 ℃［10］。SrBi4Ti4O15材料的制備方法主要有水熱法［11］、機械化學輔助法［12］、溶膠-凝膠法［13］和固相反應法［14］等，不同方法制備的陶瓷介電性略有差異。單一SrBi4Ti4O15材料的性能達不到實用化要求，很多學者對其進行元素置換改性研究，其中Nayak等對SrBi4Ti4O15陶瓷A、B位元素置換做了大量研究，如使用 La3+替代 A 位 Bi［15］，使用 Zr4+替代 B 位的 Ti［16］。而……