（Ti,Zr,Ta）-基ABO3材(cai)料(liao)的高(gao)溫(wen)介(jie)電(dian)性能(neng)的(de)研究

(Ti,Zr,Ta)-基(ji)ABO3材料的高(gao)溫(wen)介(jie)電(dian)性能(neng)的(de)研究（GWJDN-1000型(xing)）

GWJDN-1000型(xing)高(gao)溫(wen)介(jie)電(dian)測(ce)量系(xi)統(tong)（2019款(kuan)）高(gao)溫(wen)介(jie)電(dian)測(ce)量系(xi)統(tong)應(ying)用於高(gao)溫(wen)環(huan)境下材料(liao)、器件(jian)的(de)導(dao)電(dian)、介(jie)電(dian)特(te)性測(ce)量與(yu)分析(xi)，通(tong)過配(pei)置(zhi)不同的(de)測(ce)試(shi)設(she)備，完(wan)成(cheng)不同參數的測(ce)試(shi)。

摘(zhai)要：ABO3類(lei)型(xing)的(de)鈣(gai)鈦礦(kuang)材(cai)料是(shi)壹(yi)類具有(you)豐富(fu)物理(li)性能(neng)的(de)氧化物。由於鈣鈦礦(kuang)結(jie)構(gou)優良(liang)的(de)介(jie)電(dian)、壓電(dian)和鐵(tie)電(dian)性質(zhi)。此外(wai)當(dang)壹些雜(za)質(zhi)引入到(dao)壹些鈣(gai)鈦礦(kuang)中(zhong)後會形(xing)成(cheng)晶體(ti)缺(que)陷，通(tong)常情(qing)況(kuang)下材料(liao)會(hui)展(zhan)現(xian)出(chu)更加(jia)優異(yi)的(de)性能(neng)。本文以(yi)若幹(gan)鈣(gai)鈦礦(kuang)(SrTiO3，BaZrO3，KTaO3)材(cai)料作為研究對象(xiang)，對(dui)其高(gao)溫(wen)介(jie)電(dian)性能(neng)進(jin)行了(le)系(xi)統(tong)的(de)研究，得到(dao)以(yi)下結(jie)果(guo):　　(1)四種(zhong)不同摻(chan)雜(za)比(bi)例的(de)粉末(mo)是(shi)通(tong)過傳(chuan)統(tong)的(de)固態反應法制備的。研究了(le)(Al，Nb)共(gong)摻(chan)雜(za)的(de)SrTiO3陶瓷(ci)在溫(wen)度範圍(wei)為320-870K和頻率(lv)範圍(wei)為102-106Hz的介(jie)電(dian)性能(neng)。樣品(pin)顯(xian)示(shi)了(le)兩(liang)套介(jie)電(dian)弛(chi)豫並(bing)且它(ta)們與(yu)晶粒和晶界(jie)有(you)關(guan)。在(Al，Nb)共(gong)摻雜SrTiO3後會影響晶粒間的弛(chi)豫，使其激(ji)活(huo)能(neng)降低(di)，並(bing)其提高(gao)電(dian)導(dao)率。我(wo)們的結(jie)果(guo)表明(ming)(Al，Nb)共摻雜的SrTiO3是(shi)不適合(he)提高(gao)其(qi)介(jie)電(dian)性能(neng)。　　(2)BaZrO3(BZO)粉(fen)末(mo)是(shi)通(tong)過甘(gan)氨(an)酸(suan)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)燃(ran)燒合成(cheng)合成(cheng)的。我(wo)們(men)通過改(gai)變燒(shao)結(jie)溫(wen)度和保溫(wen)時間對(dui)BZO樣品(pin)優化燒(shao)結(jie)條件(jian)。我(wo)們(men)對(dui)BZO陶瓷(ci)在300-870K的(de)溫度範圍(wei)和102-106Hz的頻(pin)率範圍(wei)內(nei)進(jin)行了(le)全面的(de)介(jie)電(dian)性能(neng)的(de)研究。BZO在低(di)於420K的溫(wen)度範圍(wei)內(nei)，表現(xian)出(chu)先(xian)兆(zhao)性鐵(tie)電(dian)行為。在420K以(yi)上，樣品(pin)顯(xian)示(shi)出(chu)高(gao)溫(wen)巨介(jie)電(dian)行並(bing)包含兩(liang)套與(yu)氧(yang)空位有(you)關(guan)的(de)介(jie)電(dian)弛(chi)豫(R1和R2)。低(di)溫(wen)弛豫被(bei)認(ren)為是(shi)由(you)於晶粒內的氧(yang)空位跳躍(yue)運(yun)動(dong)而(er)造(zao)成(cheng)的偶(ou)極(ji)子弛豫(yu)。高(gao)溫(wen)弛豫(yu)是(shi)由(you)氧空位被(bei)樣品(pin)/電(dian)極(ji)接(jie)觸勢壘(lei)所(suo)阻(zu)擋而造(zao)成(cheng)的Maxwell-Wagner弛(chi)豫(yu)。　　(3)陶瓷(ci)樣品(pin)BaZr0.8Y0.2O3-δ(BZY)是(shi)由(you)粉末(mo)是(shi)通(tong)過甘(gan)氨(an)酸(suan)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)燃(ran)燒合成(cheng)合成(cheng)的。我(wo)們(men)對BZY陶瓷(ci)在300-870K的(de)溫度範圍(wei)和102-106Hz的頻(pin)率範圍(wei)內(nei)進(jin)行了(le)全面的(de)介(jie)電(dian)性能(neng)的(de)研究。在樣品(pin)中(zhong)有(you)兩(liang)種(zhong)非(fei)常重(zhong)要的(de)載體(ti):羥基(ji)離子(zi)(OH·o)和氧空(kong)位（V·oo），產生了(le)三(san)套弛豫(yu)(R1，R2和R3)。激活(huo)能(neng)計(ji)算是(shi)0.50，0.65和1.27eV相(xiang)對應為低(di)溫(wen)、中間溫度和高(gao)溫(wen)的弛(chi)豫(yu)。低(di)溫(wen)松弛是(shi)歸(gui)因於由OH·o-Y偶(ou)極(ji)子(zi)引起的(de)偶極(ji)子(zi)弛(chi)豫(yu)。中間(jian)溫度和高(gao)溫(wen)弛豫(yu)了(le)被(bei)認(ren)為Maxwell-Wagner-type弛豫(yu)分別(bie)由(you)晶界(jie)和樣品(pin)/電(dian)極(ji)接(jie)觸勢壘(lei)所(suo)阻(zu)擋的氧空位導(dao)致的。　　(4)KTaO3粉(fen)末(mo)樣本準(zhun)備通過統(tong)的(de)固態反應法制備的。我(wo)們對(dui)KTaO3陶瓷(ci)在300-1000K的(de)溫度範圍(wei)和102-106Hz的頻(pin)率範圍(wei)內(nei)進(jin)行了(le)詳細的(de)介(jie)電(dian)性能(neng)的(de)研究。KTaO3陶瓷(ci)在溫(wen)度範圍(wei)低(di)於450K時出(chu)現(xian)了(le)壹(yi)種(zhong)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)熱(re)激(ji)活(huo)行為相(xiang)反的反常的(de)介(jie)電(dian)行為。我們(men)的研究結(jie)果(guo)顯示(shi)，樣品(pin)對(dui)濕(shi)度非常敏(min)感(gan)，在473K出(chu)現(xian)了(le)金(jin)屬絕(jue)緣(yuan)體轉變(MIT)。這(zhe)種電(dian)阻(zu)正(zheng)溫(wen)度系(xi)數引起的(de)金(jin)屬絕(jue)緣(yuan)體過渡與(yu)異(yi)常的(de)介(jie)電(dian)行為有(you)關(guan)。在高(gao)於500K的溫(wen)度下，顯示(shi)了(le)兩(liang)個(ge)正(zheng)常的(de)熱(re)活(huo)化介(jie)電(dian)弛(chi)豫行為。