钛酸钡掺杂稀土钪的合成与性能研究
毕业论文关键词：钛酸钡；稀土掺杂；细晶效应；熔融盐合成
The Synthesis of Batio3 Doped with Rare-earth Scandium and Performance Research
Abstract:Praseodymium doping of the rare earth element which uses the BaCO3 and TiO2 as raw material after NaCl and KCl as molten salt method is used to complete the rare earth element yttrium in molten salt system mixed rare earth oxide Y2O3 Pr6O11. By X-ray diffractometer and Scanning Electron Microscopy (SEM) characterization of the samples the influence of rare earth yttrium praseodymium in BaTiO3 is grain found that inhibits grain growth make the smaller grain size higher volume density grain refining effect.
Key Words:Barium Titanate；Rare Earth Doped；Fine Grain Effect；Molten Salt Synthesis
目 录
摘要 1
引言 1
1实验部分 2
1.1试剂与仪器 3
1.1.1试剂 3
1.2 实验内容 3
2 结果与讨论 3
2.1 掺杂Y、Pr的BaTiO3粉体的XRD衍射图 4
2.2 掺杂Y、Pr的BaTiO3粉体的TEM图 5
3结论 6
参考文献 6
致谢 8
钛酸钡掺杂稀土钪的合成与性能研究
引言
钛酸钡（BaTiO3）具有典型的钙钛矿型晶体结构，常见钛酸钡（BaTiO3）的晶体结构有立方相、吹冰方相、四交相、菱方相和正交相五种晶相，它们都是ABO3型结构的钙钛矿晶体。由于BaTiO3陶瓷具有较优良的介电压电性能而被广泛应用于应用于微电子学，微电子机械系统，光电子学等领域。[1]
近年来，国内外对于通过稀土元素的掺杂对材料的改性研究，一直是一个热点。通过改变材料的介电常数、介电损耗、介电常数随温度的变化率等来改变钛酸钡基陶瓷的性能[3,4]。目前，从研究者角度来说，对钛酸钡的研究分为两个重要方面：一方面是探索制备纯钛酸钡和钛酸钡掺杂体系的物理和化学方法；另一方面是对纯钛酸钡及钛酸钡掺杂体系性能的研究。对BaTiO3掺杂改性形成的四方相结构中，改性粒子在晶相粉体间的分布是否均匀和它们的原始大小及形貌决定其改性后的许多性能。当前关于钛酸钡的研究主要在以下几个方面：超细晶粒的制备、介电特性、顺电相变结构、尺寸效应等方面[4-6]。在众多科学研究学者的共同努力下，关于稀土的掺杂对于钛酸钡体系的影响研究上，取得了很多显著的成就[7-9]。虽然有很多不同的意见看法，但其中研究结果一致表明：钛酸钡体系中掺入稀土离子后，可以提高介电常数、耐压强度等性质[10]，而在晶粒生长过程中，由于稀土杂质的掺入在晶界处富集，将会抑制晶粒的生长，从而获得BaTiO3的微晶结构。[11，12]
电流变理论研究[13-16]表明，颗粒介电常数与其极化强度有关。掺杂会导致BaTiO3晶格畸变、缺陷或杂质等的大量增加，使BaTiO3 的介电损耗增加，从而导致BaTiO3 电流变行为变化，其中稀土的掺杂种类和掺杂量对结果影响最为明显[17]。大量研究表明：半径较小的稀土离子主要取代A位；半径较大的稀土离子主要取代B位；大多数稀土离子既有可能取代A位，也有可能取代B位[18，19]。通过电价补偿，稀土元素离子对A位的施主掺杂可以有效地使BaTiO3陶瓷半导化。[20]