退火對含鐵鎢青銅型鈮酸鹽結構和性能的影響

鎢青銅結構電介質材料是僅次於鈣鐵礦的重要電介質體系,具有較為複雜的晶體結構和豐富的鐵電相變及介電弛豫特性,是潛在的多鐵性材料,具有優異的鐵電、壓電、熱釋電和非線性光學等方面的獨特性能,獲得了越來越多的關注。近年來,一些研究者嘗試往鎢青銅鈮酸鹽鐵電體中引入Fe、Co、Ni 等磁性離子,發現了一些多鐵性材料在室溫下即具有鐵電性又具有鐵磁性。但是這些陶瓷材料需要經過高溫燒結,在燒結過程中一方面容易導致鐵離子價態的改變,產生氧空位; 另一方面高溫燒結中離子分佈相對無序,而後續降溫速率通常較快,使得高溫無序的狀態保持到低溫。眾所周知,退火處理是調控金屬材料結構、性能的重要手段。同樣退火在陶瓷材料也多有應用,如Xia等報導過退火處理對鉛基弛豫型鐵電體性能的影響,發現退火後鉛基弛豫型鐵電體的峰值介電常數和壓電性能有明顯的提高。近年來對陶瓷退火處理的研究越來越多。
 
由於鎢青銅結構上的複雜,鎢青銅陶瓷通常在A、B 位含有多種離子,而且可能會含有不同價態的離子( 如鐵或者鈦) ,在高溫的燒結中容易造成離子價態的變化,生成氧空位以及影響到離子的分佈狀態。而氧空位的含量以及離子有序化分佈程度對應鎢青銅的結構、介電性能、鐵電性能等有很大的影響。鎢青銅結構相對複雜,退火處理將有助於提高鎢青銅鈮酸鹽中大離子佔據大的間隙位置,小離子佔據小的間隙位置。同時,不同氣氛下退火處理也可以有效調控鈮酸鹽中氧空位的濃度。目前,雖然對鎢青銅型陶瓷的研究很多,但是很少有文獻研究退火處理對鎢青銅型陶瓷結構和性能的影響。因此,先採用固相法制備含鐵鎢青銅型鈮酸鹽Ba4Nd2Fe2Nb8O30,然後對燒結後的陶瓷在氧氣和氮氣下進行退火,研究退火處理對其結構、介電性能、鐵電性能的影響。

鎢青銅型鈮酸鹽結構
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