退火對含鐵鎢青銅型鈮酸鹽介電性能的影響

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。

未退火和退火處理的Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷的介電常數和損耗隨頻率的變化如圖所示。所有樣品的介電常數均隨頻率上升而減小,這是由於在低頻下,鈮酸鹽鐵電體存在電子極化,離子極化,偶極子取向極化、空間電荷極化和自發極化多種不同的極化機制,而在隨著頻率上升,一些慢極化機制比如空間電荷極化會逐漸來不及反轉,導致其消失,因此其介電常數降低。
 
當頻率從1kHz到1MHz時,未退火處理的Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷的相對介電常數ε從179減小到143,介電損耗tanδ從0.088減小到0.021。當Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷在氧氣氣氛中退火時,會發現相似的變化規律,相對介電常數ε從168減小到137,介電損耗tanδ從0.17減小到0.016。但是,與未退火情況下相比,在氮氣氣氛中退火處理的Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷,相對介電常數迅速從179增大到5000(1kHz)。當頻率從1kHz到1MHz時,相對介電常數從5000迅速降到140。在整個頻率範圍內,介電損耗tanδ一直很大,當頻率在1kHz到10kHz處,出現了一個損耗峰。這種現象是典型的空間電荷極化。經過在氮氣氣氛的退火處理後,Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷中的氧空位明顯增加,導致陶瓷中電導率的下降,從而大大增強了空間電荷極化,導致介電常數劇增,而在對應頻率下出現介電損耗峰。介電性能這種變化,說明氧空位對於鎢青銅型鈮酸鹽陶瓷的介電性能具有重要的影響。

未退火和退火Ba4Nd2Fe2Nb8O30陶瓷的相對介電常數ε和損耗tanδ頻譜
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